Выбор и расчет установки формования плит пустотного настила

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное общеобразовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Магнитогорский Государственный Технический Университет  им. Г.И.Носова»

(ФГБОУ ВПО  «МГТУ»)

 

 

                                                                               Факультет -

(наименование)

                                                                          Кафедра -

(наименование)

                                                              Специальность –

 

Курсовая  работа

По дисциплине: Механическое оборудование предприятий строительной индустрии

На тему: Выбор и расчет установки формования плит пустотного настила

 

 

 

 

Студент:

Руководитель:

Работа допущена к защите  «___» _________  20___г.       ___________

(подпись)

Работа защищена «___» _________ 20___г. с оценкой  ___________    ___________

   (оценка)               (подпись)

 

Содержание

Введение 3

1. Обоснованиеивыбормашин…………………………………………………...4 - 6

2. Описаниеконструкциииработымашины………………………………….....7 - 9

3. Расчетпроизводительности 10

4. Расчетмощности 11-15

5. Расчеткинематическойсхемыпривода 16-17

6. Техническоеобслуживаниемашины 18-20

7. Техникабезопасностиприработесмашиной 21-22

Заключение 23

Библиографическийсписок 24

Введение

Кширокораспространеннымконструкциямжилыхзданий,которыемогутбытьизготовленыизлегкихбетонов,относятсямногопустотныепанелиперекрытий.Дляизготовлениямногопустотныхпанелей,безнапорныхтруб,элементовпустотныхколонниопорлинийэлектропередачширокоприменяютформовочныемашинысвыдвижнымивибровкладышамиразличныхконструкций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Обоснование и выбор машины

Способы виброформования бетонных и железобетонных изделий классифицируются похарактерным признакам, основными из которых являются: способ передачи колебаний на бетонную смесь, способ распределения бетонной смеси, совместимость процесса укладки, уплотнения смеси и формообразования изделия, возможность переналадки на изготовление различных изделий, периодичность процесса формования.

Выбор рационального способа  формования определяется конструктивными  особенностями формуемых изделий, технологической схемой производства, степенью и видом армирования изделий, их массой и габаритами, требованиями к качеству уплотнения бетонной смеси и качеству поверхности изделия, номенклатурой и объемом производства изделий, изготовляемых заводом.

По характеру передачи колебаний на бетонную смесь способы  виброформования подразделяются на объемное, поверхностное виброформование, вибропротяжку, глубинное, контактное виброформование, вибровакуумирование, комбинированное виброформование.

Объемное виброформование характеризуется тем, что бетонная смесь во всем объеме изделия вибрирует совместно с формой. Основное достоинство способа - универсальность и конструктивная простота формовочного оборудования. Объемноевиброформование осуществляется главным образом на виброплощадках грузоподъемностью до 30 т.

Поверхностноевиброформование характеризуется передачей колебаний на бетонную смесь со стороны открытой поверхности изделия: вибрация на форму передается через бетонную смесь. Поверхностноевиброформование осуществляется с помощью виброштампов или вибропригрузов. Система может работать в отрывном и безотрывном режимах.

Поверхностное виброформование, как правило, используется в сочетании с объемным как совместная или последующая формообразующая операция при изготовлении плит настилов, шпал, лотков и других изделий со сложной конфигурацией свободной поверхности.

Вибропротяжка - способ поверхностного формования, в котором формовочный агрегат и форма в процессе формования изделия перемещаются относительно друг друга. Вибропротяжное формование осуществляется с помощью вибронасадков и подвижных щитов, применяется для формования плоских изделий и конструкций с криволинейным поперечным сечением.

Глубинное формование характеризуется  тем, что вибровозбудитель размещается внутри бетонной смеси и извлекается из нее в процессе или после завершения процесса уплотнения. Глубинноевиброформование осуществляется с помощью глубинных вибраторов или вибровкладышей и применяется при формовании пустотных или густоармированных крупногабаритных изделий.

Контактноевиброформование осуществляется за счет изгибных колебаний формы, главным образом, за счет применения прикрепляемых (навесных) вибраторов, применяется в кассетном производстве, в стендовой технологии и при формовании изделий сложной конфигурации.

Вибровакуумирование – способ формования изделий, при котором вибрация бетонной смеси, осуществляемая одним из выше перечисленных способов, сочетается с удалением из нее воздуха и избыточной воды. Вибровакуумирование применяется при формовании крупноразмерных объемных элементов.

Комбинированные способы - способы  формования, в которых вибрирование бетонной смеси сочетается с другими  известными способами формования: прессованием, центрифугированием, прокатом и т.п.

Рациональное формовочное  оборудование выбирается с учетом вида изделия и егоотличительных признаков. Для производства пустотных плит используются вибрационные, ударно-вибрационные площадки с пригрузом и комплектом пустотообразователей: машины с вибровкладышами и пригрузом.

Одним из основных классификационных признаков виброформовочного оборудования являетсяспособ формования изделия. По способу вибрационного формования машины можно подразделить на виброплощадки,установки с горизонтальными колебаниями, виброштампы, скользящие вибропротяжныеустройства, глубинные вибромашины, формовочные устройства комбинированных типов.

Для формования многопустотных панелей применяют виброплощадки и механизмы-пустотообразователи без вибраторов или только формовочные машины с пустотообразователями, оснащенные вибрационными устройствами, без виброплощадок.

В настоящее время используются оба типа машин, но наибольшее распространение получили машины с пустотообраователями со встроенными вибраторами.

В данном курсовом проекте  будет рассмотрена машина формовочная  для ангрегатно - поточного производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Описаниеконструкциииработымашины

Установка предназначена  для изготовления многопустотных панелей  перекрытий в формах по агрегатно-поточной технологии. Установка позволяет формовать различные изделия по длине и ширине в пределах, разрешенных полостью формы. Установка состоит из каретки с пустотообразователями, вибропрогрузочной машины и виброплощадки. 
Устройство установки: 
Каретка с пустотообразователями состоит из подвижной каретки, пустотообразователей, рельсового пути и привода хода. 
Крепление пустотообразователей к каретке обеспечивает быстрое удаление части пустотообразователей или, наоборот, быстрое крепление пуансонов на каретке в зависимости от марки формуемого изделия. Каждый пустотообразователь  снабжен пневмовибраторами для более эффективного заполнения и уплотнения бетонной смеси в форме. Пневмовибраторы каждого пуансона подключены к воздушному коллектору, установленному на каретке. Движение каретки производят двумя тяговыми цепями, связанными с тихоходным валом редуктора.

Конструкция вибропригрузочной машины содержит вибропригруз, портал для перемещения вибропригруза, привод подъема пригруза и привод перемещения вибропригрузочной машины. На вибропригрузе установлены два узла механических вибраторов, приводимых во вращение электродвигателями.

Принцип работы: 
На виброплощадку устанавливают собранную форму, укладывают нижний слой бетона, затем при помощи каретки вдвигают в полость формы пустотообразователи и производят заполнение формы бетонной смесью. Одновременно с укладкой бетона происходит уплотнение бетона при помощи вибраторов виброплощадки и пуансонов.По окончании укладки бетона вибропригрузочная машина укладывает на форму пригруз и при совместном действии вибраторов пригруза и виброплощадки происходит окончательное формование изделия и уплотнение бетона в нем.

Затем кареткой выводят  пустотообразователи из формы, при этом начало движения пуансонов разделено по времени на два–три этапа для разгрузки привода и уменьшения усилия передвижения пуансонов. После этого вибропригрузочная машина поднимает и увозит пригруз, а форму краном транспортируют в камеру тепловой обработки. 
Затем порядок операций повторяют.

Рисунок 2.1 – Общий вид установки

 

 

Рисунок 2.2 – Каретка с  пустотообразователями

 

Рисунок 2.3 – Вибропригрузочная машина

 

 

 

3.Расчетпроизводительности

Работа цеха не связана с осуществлением непрерывного процесса, поэтому мы выбрали следующий режим работы цеха: приняли число рабочих суток  в году равными 365 за вычетом выходных и праздничных дней при двух сменной работе. Следовательно, число рабочих суток равно 253по 8 рабочих часов в две смены.

Расчет производственной программы  цеха был произведен исходя из принятого  режима работы цеха и заданной программой предприятия. Результаты расчетов сведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Производственная программа цеха

Наименование продукции	Единица измерения	Программа выпуска в
		год	сутки	смену	час
пустотная плита	м3	21697,28	85,76	42,88	5,36
	шт	16192	64	32	4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчетмощности

Исходные данные для расчета:

Размеры изделия: длина l = 6280 мм, ширина b = 1790 мм, высота h = 220 мм;

Форма пустотообразователякруглая, d = 159 мм;

 Количество пустотообразователей– 9, вес G_в.п = 1840 Н;

Амплитуда колебанийпустотообразователяА – 0,6 мм;

Частота колебаний n – 3000 кол/мин;

Марка изделия: ПК-63.18-8АIVТ;

Масса изделия: 3,35тн;

Марка бетона:200;

Объем бетона:1,34м³;

Арматура класса AIV,напрягаемая d=14 мм;

Расход стали:70,54 кг;

Содержание стали в 1 м³ бетона: 52,6 кг.

 

Суммарный кинетический момент установки:

, (4.1)

где А–заданная амплитуда колебаний;

G_в.ч. – вес всех вибрирующих частей, равный:

, (4.2)

где  m – число вибропуансонов;

G_в.п. – все одного вибропуансона;

К – коэффициент присоединения бетона;

G_б – вес бетона в форме.

Используя формулу (4.1), получим

 нм , (4.3)

Следовательно, кинетический момент вибратора одного вибропуансона:

нм. (4.4)

Мощность электродвигателя одного вибропуансона рассчитывается по формуле:

, (4.5)

где  N₁ – мощность, затрачиваемая на уплотнение бетона (на придание колебаний вибропуансону);

N₂ – мощность, затрачиваемая на преодоление трений в подшипниках вибровалавибропуансона;

η – к.п.д. привода от двигателя к вибровалу, равный 0,9.

Мощность N₁вычисляется по следующей формуле:

, (4.6)

где  Q – возмущающая сила вибраторов одного вибропуансона;

А–амплитуда колебаний;

β – коэффициент затухания колебаний, равный 0,1;

ω – угловая частота колебаний, вычисляемая по формуле:

рад/сек (4.7)

Возмущающая силаQ вычисляется по формуле:

 Н, (4.8)

Используя формулу (4.6) рассчитаем мощность N₁:

кВт. (4.9)

Мощность N₂ вычисляется по следующей формуле:

, (4.10)

где М_тр – момент трения, приведенный к оси вибровала;

µ – приведенный коэффициент трения качения, равный 0,003;

d – диаметр опорного кольца подшипника.

Используя формулы (4.10) получим:

кВт, (4.11)

Используя формулу (4.5) высчитаем  мощность электродвигателя одного вибропуансона:

(4.12)

Мощность электродвигателей  всех вибропуансонов:

(4.13)

Теперь определим мощность электродвигателя для перемещения  тележки с траверсой вибропуансонов. Мощность, необходимая для перемещения тележки при извлечении вибропуансонов из формы, затрачивается на:

1. отрыв вибропуансонов от бетона;
2. преодоление сил трения пуансонов о бетон при их вытаскивании из формы.

Усилие отрыва одного вибропуансона от бетона:

, (4.14)

где  q – удельное усилие отрыва стального пуансона от бетона, без вибрирования равное 0,5 Н/см²;

F–площадь соприкосновения одного вибропуансона с бетоном, равная:

 см². (4.15)

Используя формулу(4.14) получаем:

 Н. (4.16)

Суммарное усилие отрыва пуансонов  будет соответственно:

 Н. (4.17)

Сопротивление перекатывания  тележки с траверсой вибропуансонов по направляющим рельсам будет:

(4.18)

где G_Т– вес тележки, равный 1000Н;

G₁ – доля веса одного пуансона, приходящаяся на опору тележки, принимаемая G_в.п/2;

t_к – коэффициент трения качения колес тележки по рельсам, принимаемый 0,08 см;

µ - коэффициент трения в подшипниках колес тележки, равный 0,13;

Dк – диаметр колес тележки, равный 0,20 м;

d₁ – диаметр цапфы оси колеса тележки, равный 0,05 м;

β – коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсу, равный 2,5;

К – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление на преодоление инерции тележки о вкладыши, принимаемый 1,2.

Подставим данные в формулу (4.19) получим:

(4.19)

Суммарное усилие для передвижения тележки:

 Н (4.20)

Необходимая мощность электродвигателя для передвижения тележки с пуансонами:

(4.21)

где V – скорость передвижения тележки, равная 0,2 м/с;

η_пр – к.п.д. привода, равное 0,8.

Используя формулу (4.21) получим:

 кВт. (4.22)

Исходя из рассчитанной мощности двигателя, равной 35,5 кВт подбираем двигатель:

Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, мин-1				Момент инерции ротара,кг∙м2
4А200М4У3	37	1475	1,4	1	2,2	0,363

 

Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные  размеры,мм,не более				Установочные  и присоединительные размеры								Масса,кг
		l30	l33	h31	d30	l1	l2	l10	l31	d1	d2	b10	h
4А200М	2	760	875	535	450			267	133	55	55	318	200	255

 

5.Расчеткинематическойсхемыпривода

Кинематическая  схема привода представлена на рисунке  5.1.

Рисунок 5.1 – Кинематическая схема привода

Общее передаточное число разбиваем на отдельные  передаточные числа промежуточных механизмов согласно формуле:

,  (5.1)

где i₁, i₂,…, i_n – передаточные числа отдельных механизмов

В данной схеме формула (5.1) будет  представлена следующим видом:

, (5.2)

где i₀ – общее передаточное отношение;

i_ред – передаточное число редуктора;

i_полисп – передаточное число полиспаста, равное 3.

Определим общее передаточное число i₀ по формуле:

,  (5.3)

где  n₁– число оборотов двигателя;

n₂- число оборотов ведомого вала.

Определимn₂, используя следующую формулу:

9об/мин (5.4)

Используя формулу (5.3) получим:

.  (5.5)

Определим передаточное число редуктора, используя формулу (5.2):

(5.6)

Подбираем редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый вида Ц2-350 (рисунок 5.2).

 

Рисунок 5.2 –  Редуктор типа Ц2

 

Типоразмер  редуктора	АБ	АТ	А1	А2	В	В1	L	L1	L5	L7	L8	H0	H	d*	z1*	Масса
Ц2-350	150	200	280	200	330	330	700	550	345	238	100	212	409	26	6	210

 

 

6.Техническоеобслуживаниемашины

Эксплуатацию форм следует  проводить в соответствии с рекомендациями Руководства по эксплуатации стальных форм при изготовлении железобетонных изделий.

Периодичность цикла технического обслуживания и ремонта формующего оборудования рекомендуется принимать по таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Периодичность  технического обслуживания и ремонта

Оборудование	Периодичность технического обслуживания и ремонта, ч
	технического обслуживания	текущего ремонта	среднего ремонта	капитального ремонта
Машины для изготовления пустотных изделий	500	1500	4500	9000

Для надежной и  эффективной работы вибромашин необходимо соблюдать основные правила их монтажа, наладки и эксплуатации. Монтаж вибрационных машин производят согласно чертежам, в которых должны учитываться требования по виброизоляции в соответствии со стандартом СТ СЭВ 1932-79.

Общим требованием является правильная настройка на расчетный  режим, состоящая в том, что:

– все дебалансы должны быть отрегулированы на расчетную величину статического момента;

– на каждом валу (на параллельных валах между ними) дебалансы выставляются строго синфазно;

– для вибромашин направленных колебаний проверяется направление вращения валов.

Перед пуском вибромашин необходимо проверить: свободу вращения всех валов; отсутствие соударения витков опорных пружин при полной загрузке; надежность закрепления форм и вспомогательного оборудования; наличие и уровень смазки в вибровозбудителях и синхронизаторах. Пробные запуски следует производить с нагруженной вибромашиной сначала в течение 1…2 с, затем 10…20 с, затем 60…80 с. Первые полчаса рекомендуется через 5 мин работы делать 10-минутный перерыв. Наличие смазки в вибраторах проверяется через каждые 200 ч работы. Температура корпуса вибромашины при работе не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 60 °С.

Не рекомендуется длительная (более 10 мин) непрерывная работа вибромашины, если в подшипниках ее узлов нет принудительного охлаждения, а также работа вибромашин вхолостую. При эксплуатации необходимо соблюдать проектный режим колебаний (амплитуда, частота), а также не превышать расчетную грузоподъемность машины более чем на 15 %.

Уровень приводных валов  синхронизаторов должен быть ниже уровня валов виброплощадки примерно на 0,75 от величины осадки виброплощадки под максимальной загрузкой. При этом необходимо соблюдать строгую соосность и прямолинейность валов виброблоков и валов синхронизации.

При эксплуатации поверхностныхвибромашин последовательного действия необходимо, чтобы:

– расстояние от нижнего  уровня горизонтальной части профиля  скользящих рабочих органов до бортов формы составляло 0,5 – 1 мм;

– объем накопительного бункера бетоноукладчиков, питающих вибромашины последовательного действия, был равен или кратен объему формуемого изделия. Для обеспечения постоянного подпора в вибробункере подача смеси в него должна осуществляться непрерывно;

выходное отверстие промежуточного рабочего органа было оборудовано затвором-отсекателем, обеспечивающим плавную регулировку выходного отверстия в начале и в конце формования. Началу движения форм (или рабочего органа) должно предшествовать включениевибровозбудителей в течение 25…40 спри одновременной подаче смеси в вибробункер. После окончания формования при перерывах более 2 ч необходимо промывать бункера или производить вибрационную его очистку в течение 2 – 3 мин. Особенно строго это необходимо соблюдать, если в конструкции бункера предусмотрены устройства дополнительного вибропобуждения типа стержней, решеток и т.п.

Следует тщательно следить, чтобы при работе поверхностных  вибромашин на направляющих поверхностях бортов не было наплывов бетона.

Нельзя прижимать глубиннуювибромашину к арматуре или опалубке во избежание выхода из строя электродвигателя, других деталей вибромашины или повреждения опалубки. Не допускать продолжительной работы вибромашины на холостом ходу, особенно для вибромашин с встроенным высокочастотным двигателем, рассчитанным на непрерывное охлаждение бетонной смесью. Запуск и остановка вибромашины должны осуществляться вне бетонной смеси. При уплотнении нужно обеспечивать полное погружение рабочего органа в смесь, извлечение вибромашины производить медленно, желательно с небольшим наклоном.

 

7.Техникабезопасностиприработесмашиной

Изготовлениемногопустотныхплитперекрытиядолжнопроизводитьсяссоблюдениеммер,обеспечивающихбезопасностьпроизводственногооборудованияипроизводственныхпроцессов,присозданииэффективныхсредствзащитырабочихвсоответствиистребованиями:

ГОСТ12.1.004-91«ССБТ.Пожарнаябезопасность.Общиетребования».

ГОСТ12.1.005-88«ССБТ.Воздухрабочейзоны.Общиесанитарно-гигиеническиетребования».

ГОСТ12.1.010-76«ССБТ.Взрывоопасность.Общиетребования».

ГОСТ12.1.012-90«ССБТ.Вибрация.Общиетребованиябезопасности».

ГОСТ12.1.013-78«ССТБ.Строительство.Электробезопасность.Общиетребования».

ГОСТ12.2.003-91«ССБТ.Оборудованиепроизводственное.Общиетребованиябезопасности».

ГОСТ12.3.002-75«ССБТ.Процессыпроизводственные.Общиетребованиябезопасности».

ГОСТ13015.4-84«Конструкциииизделиябетонныеижелезобетонные.Правилатранспортированияихранения».

Соблюдатьуказанияпотехникебезопасности.

Переддопускомквыполнениюработвсеработающиедолжныпройтиинструктажпотехникебезопасности.

Рабочиеместа,проходыиплощадкиипроездынедолжныбытьзагромождены.

Опасныезоныдолжныбытьогражденыиснабженысветовойизвуковойсигнализацией.

Запрещаетсяэксплуатацияформснеисправнымизамкамиипетлями.

Передукладкойбетоннойсмесидолжнабытьпроверенаправильностьинадежностьзакреплениямонтажныхпетелькарматуре.

Стоятьнаформеилинабетоннойсмесиприеё уплотнении,атакженавиброплощадкеприеёработекатегорическизапрещается.

Смазкаформдолжнапроизводитьсяспециальновыделеннымрабочим,прошедшиминструктаж.

Дляобеспеченияустойчивогоположенияформприиххраненииштабелями,онидолжнынаходитьсявсобранномвидесзакрытыминазамокбортами.

Запрещаетсяработатьнанеисправномоборудовании.Запрещаетсяразравниватьиразглаживатьбетонпоформевручнуюприработающейвиброплощадке.Установкапоэлектрическомунагревуарматурыдолжнабытьснабженасветовойсигнализацией.Укладкуиобъемстержнейснагревательнойустановкипроизводитьпослеееотключенияотсети.Припроизводствеработпоизготовлениюплитперекрытийрабочиедолжныруководствоватьсяинструкциямипоохранетруда.ПривыполнениитранспортныхоперацийнеобходимособлюдатьправиластроповкииперемещениягрузаврабочейзонепоГОСТ12.3.009-76.

 

Заключение

В результате проделанной работы для производства плит пустотного настила была выбрана  машина формовочная агрегатно - поточного производства благодаря своим конструктивным особенностям, габаритным размерам изготовляемой продукции,позволяет изготавливать в одной установке плиты с разными размерами по ширине и длине за счет применения вставок, изменять количество и расположение пустотообразователей. Были произведены следующие расчеты: