66
Міністерство освіти і науки України Національний університет водного господарства та природокористування Кафедра будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання 02-01-359 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторних робіт з дисциплін: “Машини для виробництва будівельних матеріалів”, “Механічне обладнання підприємств будівельних матеріалів” для студентів спеціальності 133 “Галузеве машинобудування”, спеціалізацій “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання”, “Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів” всіх форм навчання. Розділ “Машини та обладнання для дозування і змішування матеріалів” Рекомендовано науково-методичною комісією зі спеціальності 133 “Галузеве машинобудування”, протокол № 8 від 24.04.2018р. Рівне 2018

02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

Міністерство освіти і науки України Національний університет водного господарства та природокористування Кафедра будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання 02-01-359 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання лабораторних робіт з дисциплін: “Машини для виробництва будівельних матеріалів”, “Механічне обладнання підприємств будівельних матеріалів” для студентів спеціальності 133 “Галузеве машинобудування”, спеціалізацій “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання”, “Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів” всіх форм навчання. Розділ “Машини та обладнання для дозування і змішування матеріалів” Рекомендовано науково-методичною комісією зі спеціальності 133 “Галузеве машинобудування”, протокол № 8 від 24.04.2018р. Рівне 2018

Page 2: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

2

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисциплін: “Машини для виробництва будівельних матеріалів”, “Механічне облад- нання підприємств будівельних матеріалів” для студентів спеціальності 133 “Галузеве машинобудування”, спеціалізацій “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання”, “Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів” всіх форм навчання./ Я.О. Бабич, О.А. Сиротинський, - Рівне: НУВГП, 2018, - с.66 Упорядники: Я.О. Бабич - канд.техн.наук, доцент кафедри будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання, О.А. Сиротинський - канд.техн.наук, доцент кафедри будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання Відповідальний за випуск - С.В. Кравець, д-р. техн. наук, професор, завідувач кафедри будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання Комп’ютерна верстка: Матюшина Т.В. З М І С Т 1. Лабораторна робота № 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2. Лабораторна робота № 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..7 3. Лабораторна робота № 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 4. Лабораторна робота № 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 5. Лабораторна робота № 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 6. Лабораторна робота № 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 7. Лабораторна робота № 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 8. Лабораторна робота № 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 9. Лабораторна робота № 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 44 10. Лабораторна робота №10……………………………………….47 11. Лабораторна робота №11………………………………………….55 © Бабич Я.О., 2018 © Сиротинський О.А., 2018 © Національний університет водного господарства та природокористування

Page 3: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

3

І. ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ДОЗУВАННЯ І ЗМІШУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ. ЦИКЛОНИ Ж и в и л ь н и к и Живильники застосовують для рівномірної подачі матеріалів із бункерів в дозатори, транспортуючі машини і інше технологічне обладнання. За характером руху робочих органів розрізняють живильники (рис. 1): - з безперервним рухом робочих органів по замкнутому колу (стрічкові, пластинчасті); - з коливним рухом (вібраційні, секторні, лоткові, ковшові); - з обертовим рухом (гвинтові, барабанні, тарільчасті). Живильники виконують також функції затворів.

Рис. 1. Класифікаційна схема живильників Лабораторна робота № 1 ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ПЛАСТИНЧАСТОГО ЖИВИЛЬНИКА І ВИЗНАЧЕННЯ ЙОГО ПАРАМЕТРІВ Мета роботи: вивчити конструкцію і принцип дії пластин-частого живильника, розрахувати продуктивність і споживану потужність привода агрегату.

Page 4: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

4

Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитись з описом лабораторної роботи. 2. Вивчити конструкцію пластинчастого живильника і випробу-вати його в роботі без навантаження матеріалом, а потім при завантаженні матеріалом. 3. Провести заміри: ширину пластин В, м; висоту бортів h, м; зовнішній діаметр втулки ролика d, м; діаметр ролика D, м. 4. Провести розрахунки основних параметрів живильника, про-дуктивності і потужності привода. Дані вимірів і розрахунків занести в табл. 1.2. 5. Накреслити схему пластинчатого живильника (рис. 1.1). 6. Оформити і здати звіт. 7. Відповісти на контрольні запитання. Призначення, класифікація, принцип дії, будова пластинчастого живильника Живильники застосовують для рівномірної і безперервної подачі матеріалів із бункерів на транспортуючі машини, в дозуючі агре-гати та інше технологічне обладнання. Живильники стабілізують технологічний процес і роботу машин, сприяють механізації і автоматизації виробництва. Пластинчасті живильники використовують в основному для рівномірної подачі кускового матеріалу в дробарки і при транс-портуванні клінкеру після випалу в печах. Пластинчастий живиль-ник випускають двох видів: - важкого типу - для транспортування матеріалів крупністю 20...1200 мм; - нормального - для транспортування матеріалів крупністю до 500 мм. За характером руху робочого органа пластинчасті живильники відносять до живильників з безперервним рухом по замкнутому контуру. Технічна характеристика живильників наведена в таблиці 1.1. Пластинчастий живильник (рис. 1.1) представляє собою нескін-ченний робочий орган, який складається із ланок - пластин 1 з бор-

Page 5: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

5

тами 2. Ланки-пластини з’єднані між собою, за допомогою пальців 3 з роликами 4, які захоплюються зубцями тягової зірочки 5. Таблиця 1.1 Технічні характеристики пластинчастих живильників Типо- розмір Продук- тивність Основні розміри живильника, мм Швидкістьруху полотна ϑ, м/с Маса

×103, кг Ширина полотна, В, м Відста-нь між центр. зіроч, L Висо-та, Н, м Шири- на, В, м ПС-12-30 90...300 3,0 17 ПС-12-45 4,5 20,5 ПС-12-60 1,2 6,0 1,6 4,545 0,1...0,3 ПС-12-90 9,0 32,5 ПС-12-120 12,0 39,5 ПС-18-60 150...450 6,0 44,5 ПС-18-90 9,0 2,085 6,1 55.5 ПС-18-120 1,8 12,0 0,03...0,16 5,5 ПС-18-150 15,0 18,0 ПС-18-180 18,0 2,105 6,19 88,0 Привод живильника складається з двигуна 6, редуктора 7 з зуб-частою парою 8, яка передає обертання тяговій зірочці 5. Ланцюг натягується двома натяжними гвинтами 10, які підтримуються верхнім і нижнім роликами. Розрахунок основних параметрів Продуктивність живильників, кг/год. ρϕϑ ⋅⋅⋅⋅= hBП 3600 , (1.1) де В - ширина пластин, м. Ширина пластин повинна бути в 1,8...2 рази перевищувати розмір максимального куска в поперечному перерізі; h - висота бортів, м; ϑ - швидкість руху ланцюга, м/с, в залежності від типу живильника ϑ = (0,05...0,15) м/с; ϕ - коефіцієнт заповнення, ϕ = 0,7...0,8; ρ - густина матеріалу, кг/м3. Потужність привода живильника, Вт, визначають, виходячи з тягового зусилля і швидкості руху матеріалу

ηϑ⋅

=WN , (1.2) де W - сумарне тягове зусилля, Н:

Page 6: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

6

321 WWWW ++= . (1.3)

W1 - опір руху навантаженої гілки живильника, Н ( ) ( )ββω sincosKLqqW ±⋅⋅⋅⋅+= 211 , (1.4) де q1 - інтенсивність розподіленого навантаження від матеріалу, що припадає на метр довжини полотна, Н/м;

ρ⋅⋅⋅⋅⋅= gnlhBq1 , (1.5) де l - довжина ковша, м; n - кількість ковшів на один погонний метр стрічки, шт../м; g - прискорення сили тяжіння, g = 9,81 м/с2; q2 - інтенсивність розподіленого навантаження від метра довжини полотна, Н/м, q2 = (200...500) Н/м; L - відстань між центрами зірочок, м; β - кут встановлення пластинчастого живильника, град.;

Рис. 1.1. Конструкція (а) і кінематична схема (б) пластинчастого живиль-ника: 1 - ланки-пластини; 2 - борти; 3 - пальці; 4 - опорні ролики; 5 - при-водна зірочка; 6 - привод-ний електродвигун; 7 - редуктор; 8 - зубчаста пе-редача; 9 - ланцюг; 10 - натяжні гвинти; 11 - під-тримуючі ролики; 12 - на-тяжна зірочка; 13 - при-водний вал; 14 - зірочка.

Page 7: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

7

Kω - коефіцієнт опору руху, Kω = 0,1. W2 - опір руху холостої гілки живильника, Н: ( )ββω sincosKLqW ±⋅⋅= 22 . (1.6) W3 - опір руху при прогині ланцюга на приводній і натяжній зірочці, Н: ( ) mWW,W ⋅+⋅= 213 150 , (1.7) де m - коефіцієнт, який враховує подолання приводом сил інерції робочого органу, m = 1,5; η - ККД привода. Таблиця 1.2 Результати вимірів і обчислень Дані вимірів Розрахункові дані В, м h, м L, м ϑ, м/с l, м d, м D, м ϑ, м/с П, кг/с W, м W2, Н N, Вт КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. За якими класифікуючими ознаками розрізняють живильники? 2. Які із живильників допускають реверсивний рух робочого органу 3. Дайте порівняльні характеристики стрічкового і пластинчас-того живильника. 4. При живленні агрегату матеріалами клінкером (Т = 200°С), піском, шлаком (β ≥ 35) який живильник (стрічковий чи пластин-частий може бути використаний? 5. Який із вказаних параметрів впливає на продуктивність і потужність привода пластинчастого живильника: В, L, h, ρ, β, ϑ? Лабораторна робота № 2 ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТАРІЛЧАСТОГО ЖИВИЛЬНИКА І ВИЗНАЧЕННЯ ЙОГО ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ Мета роботи: Вивчити конструкцію і принцип дії тарілчастого живильника; розрахувати основні параметри: потужність і продук-тивність. Обладнання: тарілчастий живильник, вимірний пристрій. Послідовність виконання роботи

Page 8: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

8

1. Ознайомитися з описом лабораторної роботи. 2. Вивчити конструкцію і принцип дії тарілчастого живильника. 3. Накреслити схему тарілчастого живильника. 4. Виконати необхідні заміри висоти кільця матеріалу h, що зрізується ножем, м (рис. 2.1), R - радіус нижнього зрізаного конуса матеріалу, м (рис. 2.1), r - радіус зовнішньої обойми, м (рис. 2.1). 5. Провести розрахунки продуктивності і потужності привода тарілчастого живильника. 6. Занести в табл. 2.1 результати вимірів і розрахунків. 7. Оформити і здати звіт. 8. Дати відповідь на контрольні запитання.

Призначення, конструкція і принцип дії тарілчастого живильника Тарілчастий живильник застосовується для безперервного і рівномірного живлення переробних машин порошкоподібними і кусковими матеріалами крупністю до 0,15 м, а також для об’ємного дозування порошкоподібних матеріалів в безперервних технологіч-них процесах. Переваги тарілчастого живильника - компактність і простота конструкції.

Рис. 2.1. Тарілчастий живильник: а - схема живильника; б - кон-струкція живильника: 1 - труба; 2 - обертовий диск тарілки; 3 - ніж; 4 - редуктор; 5 - важіль; 6 - гвинт; 7 - маховичок; 8 - гвинт; 9 - вилка; 10 - обойма.

Page 9: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

9

Недоліки - обмежена область застосування. Живильники встановлюються на основу чи підвішуються до бункера. Вітчизняна промисловість випускає тарілчасті живильники з діаметром тарілки 500...3000мм і частотою обертання тарілки 4...24 хв-1. Кінематична схема і конструкція тарілчастого живильника при-ведена на рис. 2.1. Живильник складається із труби 1, з’єднаної з бункером, оберто-вого диска (тарілки) 2, що приводиться в рух через редуктор 4. Матеріал, що надходить на тарілку скидається в лоток ножем 3. Кількість матеріалу, що подається за один оберт диска регулюється зміною кута установки ножа за допомогою гвинта 6 і важеля 5 або зміною положення обойми 10 за допомогою маховичка 7, гвинта 8 і вилки 9. Матеріал випадає з бункера і через рухому обойму 10 надходить на диск-тарілку 2, це він розсипається під кутом природнього укосу. Шар матеріалу з тарілки зрізується ножем 3 і скидається в роз-вантажувальний лоток. Змінюючи положення ножа, можна зменши-ти або збільшити переріз зрізуваного шару матеріалу, регулюючи при цьому продуктивність живильника. При необхідності різкої зміни кількості поданого матеріалу змінюється положення рухомої обойми. Кут природнього укосу матеріалу залежить від виду матеріалу, його властивостей і зернового складу. Через те продуктивність при одному й тому ж положенні ножа і рухомої обойми не залишається постійною, а змінюється в залежності від вказаних факторів. В зв’язку з цим обслуговуючому персоналу постійно приходиться регулювати подачу матеріалу. Розрахунок основних параметрів Продуктивність живильника, м3/год. ( ) ρπ

π nhrrRrRhП

⋅−⋅++⋅

= 2223 , (2.1) де h - висота кільця матеріалу, який знімається ножем, м, (рис. 2.1); R - зовнішній радіус основи кільця матеріалу, що зрізується скреб-ком, м; r - радіус верхньої кромки кільця матеріалу, м; n - частота обертання тарілки, с-1. Як бачимо з формули (2.1) частота обертання тарілки впливає на

Page 10: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

10

продуктивність живильника. Однак збільшування її можна до відповідних меж, вище яких матеріал під дією відцентрових сил скидається з тарілки. Потрібно дотримуватися умови: gmfRm ⋅⋅≤⋅⋅ 2ω або gmfRm⋅⋅≤

⋅ 2ϑ (2.2) де f - коефіцієнт тертя матеріалу об диск, приймаємо f =0,3; g - при-скорення сили тяжіння, м/с2; m - маса матеріалу, кг; ω - кутова швидкість, рад/с, ω = ϑ/R; ϑ - окружна швидкість тарілки, м/с. nRПndП ⋅⋅=⋅⋅= 2ϑ . (2.3) Звідси отримаємо критичну частоту обертання тарілки: Rfgn рк ππω 212 == або D,n рк 3860

= , (2.4) тут ρ - густина матеріалу, кг/м3. Потужність привода живильника За один оберт тарілки знімається певна кількість матеріалу, силу тяжіння якого визначають за формулою: nQgFg = , (2.5) де Fg - сила тяжіння матеріалу, який знімається з тарілки за один оберт, Н. Зусилля, що припадає на тарілку від стовпа матеріалу, який знаходиться всередині обойми: ρ⋅⋅= r,F 422 , (2.6) де F - зусилля стовпа матеріалу всередині обойми, Н. Робота затрачена на подолання сил тертя за один оберт тарілки: 21 LFfLFfW пg ⋅⋅+⋅⋅= , (2.7) де W - робота, затрачена на подолання сил тертя матеріалу об тарілку, Дж; L1- шлях центра тяжіння матеріалу, що скидається.

+⋅= 221 rRL π , 2.8) L2 - шлях центра тяжіння матеріалу в обоймі, м.

Page 11: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

11

dL ⋅= π322 , (2.9) де fn - коефіцієнт внутрішнього тертя матеріалу fn = 0,6...0,9. Враховуючи додатковий опір, що виникає між тарілкою і ножем, а також ККД привода, визначають потужність привода живильника: η

nWKN вд ⋅⋅= , (2.10) де Nдв - потужність двигуна, Вт; η - ККД приводу живильника,

η=0,6...0,75; K - коефіцієнт додаткового опору, K = 1,25...1,3. Таблиця 2.1 Результати вимірів та обчислень h, м R, м r, м n, с-1 П, кг/год Nдв, Вт КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Призначення і принцип дії тарілчастого живильника. 2. Що передбачено в конструкції живильника для забезпечення необхідного натягнення гілок живильника? 3. Можливе чи ні реверсивне обертання тарілки живильника? 4. Впливає чи ні висота стовпа маси матеріалу на продуктивність і потужність привода живильника? 5. Якою умовою лімітується частота обертання тарілки живиль-ника? Лабораторна робота № 3 ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ШНЕКОВОГО ЖИВИЛЬНИКА Мета роботи: вивчити конструктивні особливості і принцип дії, ознайомитись з методикою визначення потужності шнекового живильника. Обладнання: шнековий живильник із змінним кутом його установки, вимірний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитись з описом лабораторної роботи.

Page 12: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

12

2. Вивчити конструкцію і принцип дії шнекового живильника. 3. Накреслити схему шнекового живильника. 4. Провести необхідні виміри: зовнішнього діаметра шнека D, м: діаметр вала шнека d, м; шлях транспортування матеріалу L, м; крок шнека S, м. 5. Провести розрахунок продуктивності і потужності привода. 6. Результати вимірів і обчислень занести в таблицю 3.2. 7. Оформити і здати звіт. 8. Дати відповідь на контрольні запитання. Будова і принцип дії, призначення, класифікація шнекового живильника Шнекові (гвинтові) живильники знайшли широке застосування в пристроях, які виконують функції транспортування спільно з тех-нологічними операціями. В залежності від кута нахилу, осі шнека до горизонту їх поділяють на горизонтальні (β = 0), пологонахилені (0 < β < 30), крутонахилені (30 < β < 60), вертикальні (60 < β ≤ 90). Випускають шнеки тихохідні і швидкохідні, стаціонарні і пересувні. Шнековий живильник - це пристрій, який неперервно переміщує матеріал за рахунок обертання в нерухомому кожусі (корпусі) гвинта, який називається шнеком (рис. 3.1). Корпус шнека виготовляють з труби чи листової сталі товщиною (3...5)10-3 м. В промисловості будівельних матеріалів зустрічаються шнеки наступних конструкцій: - зварні, в яких вал шнека виготовлений з труби з привареними до неї цапфами і гвинтовою поверхнею по довжині труби (вала); - литі з відбіленого чавуну великої зносостійкості. В залежності від цільового призначення живильника передбача-ють шнеки: - з суцільного гвинтовою поверхнею - для переміщення дрібно-кускового і сипучого матеріалів; - стрічкові, які мають гвинтову поверхню, виготовлену з вузької стальної смуги, яка закріплена на валу з зазором. Це сприяє тому, що під час транспортування матеріал пересипається через виток, тим самим покращуючи якість перемішування; - лопатеві, які складаються з встановлених на валу по гвинтовій лінії лопатей, які при транспортуванні розпушують і перемішують

Page 13: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

13

матеріал; - фасонні, з вирізами по зовнішній кромці гвинтової поверхні, призначені для перемішування злежаних мас.

Рис. 3.1. Кінематична схема живильника: 1 - електродвигун; 2 - редуктор; 3 - шнек; 4 - корпус; 5 - завантажувальний патрубок; 6 - розвантантажу-вальний патрубок; 7 - пристрій зміни кута нахилу. В корпусі живильника закріплені підшипники, на які спирається вал шнека. На тому кінці вала, де сприймаються осьові навантажен-ня, що виникають при транспортуванні матеріалу, в горизонтальних живильниках встановлюють упорний і радіальний підшипники. В похилих живильниках цей підшипниковий вузол сприймає ще і ма-су шнека. Другий кінець вала спирається на радіальний підшипник. Матеріал, що надходить через завантажувальний патрубок 5 в корпусі 4 (див. рис. 3.1), перемішується в ньому за допомогою шнека 3, який обертається подібно гайці гвинта, яка утримується від прокручування силами тертя. Сила тертя матеріалу об внутріш-ню поверхню корпуса живильника виникає в результаті дії інер-ційних сил, викликаних обертанням шнека і маси транспортуючого матеріалу. Якщо сила притискування і зв’язана з нею сила тертя об внутрішню поверхню корпусу будуть достатньо великі, то окружна швидкість частинок матеріалу буде меншою окружної швидкості гвинтової поверхні. Завдяки різниці цих швидкостей матеріал

Page 14: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

14

починає переміщуватися вздовж корпуса живильника. Розрахунок основних параметрів Характерна особливість горизонтальних і пологопохилих гвинтових живильників є в тому, що кут повороту вільної поверхні шару матеріалу, який переміщується, не перевищує кута природ-нього укосу матеріалу в русі. 01 70 ϕϕϕ ,=≤ , (3.1) де ϕ1 - кут повороту вільної поверхні шару матеріалу (див. рис. 3.1); ϕ - кут природнього укосу матеріалу в русі; ϕ0 - кут природнього укосу матеріалу в спокої (табл. 3.1). Таблиця 3.1 Мате-ріал Кут при-роднього укосу, ϕ Кут внут-рішнього тертя, δ Коеф-т тертя мате-ріалу по корпусу живильника, f Насипна щіль-ність матеріалу

×103, кг/м3 Пісок 30...35 32 0,4 1,65 Гравій 40...45 40...45 0,8-1,0 1,5-1,9 Щебінь 40...45 40...45 0,63 1,8-2,0 Гіпс 30...35 - 0,65 1,4 Вапно 45...40 40...50 - 1,7-1,8 Цемент 30...35 30...40 0,65 1,3-1,6 Земля 35...40 35...40 0,9-1,0 1,2-1,4 Глина 40...45 40...45 0,7-0,9 1,0-1,5 Продуктивність шнекового живильника: ( )

ρψϑπ

⋅⋅⋅−⋅

= CdDП т4 22 , (3.2) де D - зовнішній діаметр шнека, м; d - діаметр вала шнека, м; ϑт - теоретична швидкість транспортування матеріалу вздовж корпуса шнека, м/с. nSт ⋅=ϑ , 3.3) де S - крок шнека, м; n - частота обертання, с-1; ρ - насипна щіль-ність матеріалу, кг/м3; С - коефіцієнт, який враховує проковзування матеріалу відносно шнека, при β = 0° С = 1. тnCϑϑ

−=1 , (3.4)

Page 15: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

15

де ϑn - швидкість транспортування матеріалу вздовж корпуса, м/с; ψ - коефіцієнт заповнення корпуса живильника матеріалом, ψ=0,2...0,4. В шнекових живильниках матеріал переміщається поступово, вздовж осі шнека, тому витрата потужності на подолання сил тертя і переміщення матеріалу в горизонтальних і полого-похилих живильниках менше, ніж у вертикальних і круто-похилих. Сила ваги матеріалу, який знаходиться в корпусі шнека:

( ) gLdDG ⋅⋅⋅−⋅

= ψρπ 4 22 , (3.5) де L - шлях транспортування матеріалу, м; g - прискорення вільного падіння, м/с2. Нормальна Fn і осьова Fx складова сили ваги матеріалу рівні βcosFп = ; βsinFx = , (3.6) де β - кут встановлення живильника до горизонту. Силу тертя матеріалу об корпус шнека розраховують за формулою: fFF пт ⋅= . (3.7) Повздовжні сили, що діють на шнек:

( ) ( )422 gfcosLHdDFF mn ⋅⋅⋅+⋅⋅−=+

βρπ , (3.8) де Н - висота підйому матеріалу, м; f - коефіцієнт тертя матеріалу об корпус живильника (див. табл. 3.1). Потужність привода шнекового живильника, кВт ( ) ( )

ηδα

⋅⋅

+⋅⋅+⋅= 10002 00 tgnDFFkN mn , (3.9) де k - коефіцієнт, який враховує опір при русі матеріалу в середині корпуса k = 3,5...4; D0 - середній діаметр шнека, м, D0 = 2/3D;

α0 - кут підйому гвинтової лінії шнека на діаметрі (рис. 3.2); DSDStg⋅

=⋅

=ππ

α 2 300 , (3.10) де S - крок шнека, м; α0 - кут Рис. 3.2. Схема визначення кута підйому гвинтової лінії

Page 16: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

16

тертя матеріалу по шнеку, (табл. 3.1); η - ККД привода шнекового живильника, η = 0,8...0,85. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. За якими класифікаційними ознаками відрізняються шнекові живильники? 2. Що таке крок шнека і як він впливає на продуктивність живильника? 3. Які конструктивні зміни необхідно внести в підшипникові вузли шнекового живильника при встановленні його під кутом α≠0? 4. Які із вказаних параметрів: площа кривого перерізу шнека, довжини і кут нахилу живильника, коефіцієнт заповнення корпуса шнека впливають на продуктивність шнекового живильника? 5. Як визначити крок шнека при відомій величині кута підйому його гвинтової лінії і діаметрі гвинта? Таблиця 3.2 Результати вимірів та розрахунків β jo D, м d, м S, м H, м L, м ϑт, м/с n, с-1 П, т/год. N, кВт 10 15 20 30 40 45 ІІ. МАШИНИ ДЛЯ ПЕРЕМІШУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ Процеси змішування різних речовин широко застосовують в багатьох галузях промисловості, в тому числі і в промисловості будівельних матеріалів. В різних технологічних процесах потрібно зробити однорідну суміш, складену із декількох компонентів. В ін-ших випадках необхідно забезпечити максимально повний і рівномірний по всьому об’єму контакт реагуючих компонентів. За способом перемішування змішувальні машини можна поділити на механічні, газові, комбіновані (рис. 4.1). За технологічним призначенням в залежності від фізичного стану перемішуваних речовин змішувальні машини поділяють на:

Page 17: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

17

1. Машини для перемішування рідких сумішей - кранові, шла-мові, турбінні, планетарні та ін. 2. Машини для перемішування сухих, порошкових і зернистих матеріалів - лопатеві, бігункові, планетарні та інші. 3. Машини для приготування грубодисперсних суспензій. Лабораторна робота № 4 ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ГРАВІТАЦІЙНИХ ЗМІШУВАЧІВ Мета роботи: 1. Визначити конструкцію і принцип дії гравіта-ційних бетонозмішувачів. 2. Вивчити конструкцію і принцип роботи розчинозмішувачів. 3. Визначити основні параметри гравітаційного бетонозмішувач-ча. Обладнання: лабораторна установка гравітаційного бетонозмі-шувача, вимірювальний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитися з описом роботи. 2. Вивчити за методичними вказівками, натуральними зразками, моделями і по плакатах будову і принцип дії гравітаційного бетонозмішувача. 3. Виміряти необхідні розміри для визначення основних парамет-рів змішувачів. 4. Розрахувати продуктивність і потужність привода змішувача. 5. Результати замірів і розрахунків занести в таблицю. 6. Оформити і здати звіт. За виконанням змішуючі машини можуть бути пересувні і стаціонарні. Пересувними виконують змішувачі циклічної дії з невеликим об’ємом готового замісу. Легкі, мобільні на колісному ходу або полозках вони призначені для об’єктів з малим об’ємом робіт. Стаціонарні змішувальні машини застосовують на установках великої продуктивності. За способом перемішування матеріалів в змішувальному бара-бані розрізняють гравітаційні змішувачі і змішувачі з примусовим перемішуванням.

Page 18: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

18

Рис. 4.1. Схема класифікації бетонорозчинозмішувачів. В гравітаційних змішувачах матеріали перемішуються в бара-бані, який обертається і на внутрішній поверхні якого закріплені лопаті. При обертанні барабана матеріал захвачується і піднімається лопатями, а потім під дією гравітаційних сил падає вниз. Форма і розміщення лопатей, надають потоку падаючого матеріалу необ-хідний напрямок і створюють зустрічні потоки, підвищуючи ефективність перемішування. В змішувачах примусової дії суміш приготовлюється в результа-ті примусового руху лопатей в масі матеріалу, які створюють по-тужні зустрічні потоки, що сприяють досягненню однорідності. В таких змішувачах приготовлюють суміші будь якої консистенції. Бетонозмішувач (рис. 4.2) складається з рами 1, грушеподібного

Page 19: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

19

змішувального барабана 2, механізма перекидання барабана 3, завантажувального ковша 4, механізма підйому і опускання ковша 5 і вододозувальної системи 6.

Рис. 4.2. Загальний вигляд бетонозмішувача: 1 - рама; 2 - змішувальний барабан; 3 - механізм перекидання барабана; 4 - завантажувальний ківш; 5 - механізм підйому і опускання ковша; 6 - вододозувальна система. На рис. 4.3 приведена кінематична схема бетонозмішувача. Змішувальний барабан 1 з розміщеними всередині лопатями закріплений на траверсі 3, яка повертається в цапфі 4. Привод обертання здійснюється від електродвигуна через циліндроко-нічний редуктор 6, на вихідному валу якого жорстко посаджений змішувальний барабан.

Page 20: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

20

Механізм перекидання включає штурвал для ручного повороту, редуктор 9, гальмівний шків і фіксатор 10, пружину 11, тягу 12 і педаль 12. Механізм підйому і опускання ковша включає канати 15, які намотуються на барабани 16, що приводяться в дію від електродвигуна через черв’ячний редуктор 17. Віддозовані компоненти подають в завантажувальний ківш 14 скіпового підйомника і за допомогою механізму підйому і опускання ковша завантажуються в змішувальний барабан. Вододозувальна система включає дозатор турбінного типу з краном і арматурою. Електрообладнання бетонозмішувача складається з двох елект-родвигунів, магнітних пускачів, кінцевих вимикачів і запобіжників. Г р а в і т а ц і й н і б е т о н о з м і ш у в а ч і застосовують двох ви-дів: циклічні і неперервні. Переміщення компонентів в гравіта-ційних змішувачах відбувається в барабанах, до внутрішніх стінок яких прикріплені лопаті. При обертанні барабана суміш лопатями, а також силами тертя піднімається на деяку висоту і потім скидається вниз. Для забезпечення однорідності суміші необхідно виконати 30…40 циклів підйому і скидання суміші в барабані.

Рис. 4.3. Кінематична схема граві-таційного бетонозмішувача із скіповим завантажувачем: а) - кінематична схе-ма привода обертання і нахилу змішу-вального барабана; б) - кінематична схема механізму підйому і опускання завантажувального ковша: 1 - змішу-вальний барабан; 2 - траверса; 3 - цап-фи; 4 - електродвигун; 5 - редуктор; 6 - вихідний вал редуктора; 7 - штур-вал; 8 - зубчаста передача; 9 - галь-мівний шків із фіксатором; 10 - пру-жина; 11 - тяга; 12 - педаль; 13 - за-вантажувальний ківш; 14 - канати підйому ковша; 15 - барабани; 16 - ре-дуктор; 17 - кінцевий вимикач.

Page 21: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

21

Для забезпечення вільного перемішування суміші в барабані його об`єм в 2,5…3 рази повинен перевищувати об`єм суміші. Швидкість обертання барабана невисока, так як в противному випадку відцентрові сили інерції будуть перешкоджати вільному перемішуванню суміші. Бетонозмішувачі виготовляють із стаціонарними барабанами і барабанами, які можуть нахилятися. Бетонозмішувач із двоконусним барабаном (рис. 4.4) складається з рами 3 на якій в спеціальних підшипниках, вмонтованих в стійку 2, встановлена траверса 4. На траверсі закріплений змішувальний барабан 7, який вільно спирається на ролики 5 і фіксується від осьових переміщень підтримуючими роликами 1. Привод обертання барабана здійснюється від електродвигуна 9 через редуктор 8 і зубчастий вінець 17 прикріплений до барабана. Компоненти завантажуються в барабан через воронку 10. Рис. 4.4. Гравітаційний циклічний змішувач: а - загальний вигляд; б - кіне-матична схема; 1 - підтримуючий ролик; 2 - стійка; 3 - рама; 4 - траверса; 5 - опорні ролики; 6 - пневмоциліндр механізму нахилу барабана; 7 - змі-шувальний барабан; 8 - редуктор; 9 - електродвигун; 10 - завантажуваль-ний пристрій; 11 - рукоятка керування; 12 - електромагніт; 13 - положення електромагніта при дистанційному управлінні; 14 - клапан; 15 - вентилі; 16 - цапфа траверси; 17 - зубчатий вінець. Готова суміш вивантажується при нахилі барабана в результаті повороту траверси пневмоциліндром 6. На циліндричній частині барабана прикріплений бандаж, який спирається на опорні ролики і

Page 22: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

22

зубчастий вінець. Зубчастий вінець входить в зачеплення із зубчастим колесом вихідного вала редуктора. На даний момент випускають стаціонарні змішувачі об’ємом 750 і 1200 л виконані за більш прогресивною схемою - з універсальним приводом. Бетонозмішувач (рис. 4.5) має компактний барабан 1 на якому встановлено шість швидкозмінних лопатей 2. Барабан маточиною посаджений на вихідний вал редуктора 3, вмонтованого в траверсу 10. Привод обертання барабана здійснюється від двигуна 4. Траверса встановлена в підшипники на стійках рами 9 і за допомогою гідроциліндра 6 і важеля 5 може змінювати положення, в результаті чого барабан буде займати відповідні позиції: на завантаження, переміщування і вивантаження. Змішувач має гідропривод, який складається з насосної станції 8 і розподільника 7 з електрокеруванням.

Рис. 4.5. Гравітаційний бетонозмішувач із центральним приводом: 1 - барабан; 2 - лопаті; 3 - редуктор; 4 - електродвигун; 5 - важіль; 6 - гідроциліндр; 7 - гідророзподільник; 8 - насосна станція; 9 - стійка; 10 - траверса. Перевагою такого змішувача є те, що форма барабана і лопате-вий апарат дозволяють забезпечити якість суміші за час, який не перевищує 60 с. За рахунок компактного розміщення вузлів змен-шені також і габаритні розміри машини. Технічна характеристика гравітаційних бетонозмішувачів цик-лічної дії приведена в таблиці 4.1.

Page 23: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

23

Таблиця 4.1 Технічна характеристика гравітаційних бетонозмішувачів циклічної дії № Показники СБ-27* СБ-101 СБ-30 СБ-15 СБ-16 СБ-84 СБ-91 СБ-10В СБ-11 СБ-94 СБ- 3 СВ-103 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 Об’єм замі-шуваль-ного бара-бана, л 100 100 250 500 500 500 750 1200 1200 1500 2400 3000 2 Об’єм гото-вого замісу, л 65 65 165 330 330 330 500 800 800 1000 1600 2000 3 Продуктив-ність, м3/год. 2 2 5,4 8 10 13 15 20 25 25 30 40 4 Частота обертання змішуваль-ного бара-бана, хв-1 23

30 20

18,2 18,2

18 18,6

17 17

17,6 12,6

12,6 5 Потужність двигуна, кВт 0,6 0,6 1,0 2,8 2,8 3,0 5,1 13 14 13 22 22 6 Привод на-хилу змішу-вального барабана - - - - + + + + + + + + 7 Діаметр ба-рабана, мм 730 730 1000 1300 1300 1300 1500 1700 1700 2000 2350 2350 8 Маса, кг 228 205 800 1300 2000 1700 1250 3945 4000 3000 8046 7200 * - пересувні бетонозмішувачі. На заводах великої продуктивності (більше 100 м3/год.) засто-совують змішувачі неперервної дії (рис. 4.6). Гравітаційний бетонозмішувач неперервної дії представляє собою обертовий барабан 1 на внутрішній поверхні якого розміщені лопатки 2. Всі вузли змішувача змонтовані на зварній рамі. Привод

Page 24: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

24

змішувального барабана здійснюється від електродвигуна 7 через редуктор 8, зубчатий вінець 4 і приводну шестерню 9. Барабан спирається на опорні ролики 10. Для сприйняття основних зусиль, що виникають при транспортуванні переміщуваного матеріалу по барабану, з боку розвантажувального кінця барабана на торцях бандажа розміщені упорні ролики 12. Завантаження компонентів відбувається через завантажувальну воронку 6. До вертикальної стінки завантажувальної воронки з внутрішньої сторони прикріплена труба 5 для подачі води в змішувальний барабан.

Рис. 4.6. Гравітаційний бетонозмішувач неперервної дії: а - загальний вигляд; б - кінематична схема: 1 - змішувальний барабан; 2 - лопаті; 3 - бандаж; 4 - зубчатий вінець; 5 - труба; 6 - завантажувальна воронка; 7 - електродвигун; 8 - редуктор; 9 - приводна шестерня; 10 - опорний ролик; 11 - вхідний кінець барабана; 12 - упорний ролик; 13 - вихідний кінець барабана. Вивантажується готова суміш неперервно через другий кінець змішувального барабана.

Page 25: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

25

Розрахунок основних параметрів гравітаційних бетонозмішувачів циклічної дії Частота обертання барабана R ,...,n 350250= , с-1, (4.1) де R - внутрішній радіус циліндричної частини змішувального барабана, м/ Внутрішній діаметр циліндричної частини барабана 3 751651 звн V ,...,Д = , (4.2) де Vз - місткість змішувача за завантаженням, м3. Коефіцієнт виходу суміші згVVf = , (4.3) де Vг - об`єм готового замісу; Vз - виробнича місткість барабана. Величина f приймається для бетонів рівною 0,65...0,7, а для розчинів 0,85...0,95. Об’єми готового бетону або розчину, які приготовляє змішувач за один заміс будуть рівні для бетонів Vг = (0,65...0,7) Vз, для розчинів Vг = (0,85...0,95) Vз. Продуктивність циклічного гравітаційного бетонозмішувача, м3/год. 1000ZVn г= , (4.4) де Vг - об’єм готового замісу, л; z - число замісів за 1 год., z = 3600/t; t - тривалість циклу (с), 321 tttt ++= , де t1 - час завантажування змішувального барабана в с: при завантаженні за допомогою скипів t1 = 15...20 с, через збірну воронку t1 = 10...15 с; t2 - тривалість циклу перемішування в с; t3 - час вивантаження готового бетону, для барабанів які нахиляються t3 = 10...20 с, для барабанів які не нахиляються t3 = 25...35 с. Потужність двигуна привода обертання барабана

Page 26: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

26

21 NNN += , (4.5) де N1 - потужність, яка витрачається на піднімання суміші, кВт 10002,21 nRGN лкс ⋅⋅= , (4.6) де Gскл - сила ваги суміші в барабані, Н gVG глкс ⋅⋅= ρ , (4.7) де Vг - об’єм готового замісу, м3; ρ - об’ємна вага суміші, кг/м3; g - прискорення сили ваги, м/с2; R - радіус циліндричної частини барабана, м; n - частота обертання барабана, с-1. N2 - потужність на подолання сил тертя в опорних частинах барабана, кВт. Для змішувачів барабан яких встановлений на роликах:

( )( )ppбблкс rsoc fKrRGGN⋅

⋅⋅++=

γ

ω10002 , (4.8) Для змішувачів, барабан яких встановлений центрально на осі, ( )10002 ωµ ⋅⋅+

= oблкс rGGN , (4.9) де Gб - сила ваги барабана, Н; Rб - радіус барабана, м; rр - радіус опорного ролика, м; rо - радіус осі, м; ω - кутова швидкість бара-бана, рад./с; Кf - плече тертя кочення, Кf = 0,001 м; µ - коефіцієнт тертя кочення в підшипнику; γ - кут установки опорних роликів. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 1. З яких частин складається гравітаційний змішувач циклічної дії. 2. Як здійснюється завантаження перемішування і вивантаження суміші гравітаційного бетонозмішувача циклічної дії? 3. Як здійснюється привод обертання і нахилу барабана гравіта-ційного бетонозмішувача? 4. Як визначають продуктивність гравітаційних бетонозмішувач-чів циклічної і неперервної дії? 5. Які переваги і недоліки гравітаційних бетонозмішувачів? 6. Як розраховують потужність, необхідну для перемішування бетонної суміші і подолання тертя в підшипниках.

Page 27: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

27

Лабораторна робота № 5 ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ЗМІШУВАЧІВ ПРИМУСОВОЇ ДІЇ Мета роботи: 1. Вивчити конструкцію і принцип роботи ротор-ного бетонозмішувача. 2. Вивчити конструкцію і принцип роботи змішувачів для приго-тування будівельних розчинів. 3. Визначити основні параметри роторного бетонозмішувача. Обладнання: лабораторна установка роторного бетонозмішувача і лопатевого розчинозмішувача, вимірювальний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитися з описом роботи. 2. Вивчити за методичними вказівками, натурними зразками, мо-делями і за плакатами будову і принцип роботи змішувачів примусової дії. 3. Виміряти необхідні розміри для визначення основних парамет-рів змішувачів. 4. Розрахувати продуктивність і потужність привода роторного бетонозмішувача. 5. Оформити і здати звіт. Змішувачі примусової дії Циклічні бетонозмішувачі з примусовим змішуванням матеріалів застосовують для приготування бетонних сумішей з крупністю заповнювача на більше 70 мм, будівельних розчинів, шихти в скляній і керамічній промисловості. На даний час найбільшого поширення набули змішувачі ротор-ного типу, які працюють на підвищених швидкостях руху робочих органів. Бетонозмішувачі роторного типу (рис. 5.1) з круговим рухом лопатей складається з корпуса 1 і внутрішньої оболонки 10. Ма-теріали переміщуються лопатями 12. Змінні лопаті 12 закріплені на кронштейні 13, переміщуються в кільцевому просторі при обер-танні ротора 9 від мотор-редуктора 6 через зубчасту передачу 5. Завантаження компонентів проводиться через воронку 3, а виван-

Page 28: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

28

таження готової суміші - через затвор 8, який керується пнемо-циліндром 7.

Рис. 5.1. Роторний бетонозмішувач:1 - корпус; 2 - тримач; 3 - заванта-жувальна воронка; 4 - перфорована трубка; 5 - зубчаста передача; 6 - мотор-редуктор; 7 - пневмоциліндр; 8 - розвантажувальний затвор; 9 - ротор; 10 - внутрішня оболонка; 11 - плити; 12 - лопаті; 13 - крон-штейн; 14 - пружини; 15 - важіль; 16 - гвинт. Лопаті кріпляться до ротора за допомогою амортизуючого при-строю, який складається з пружини 14 і важеля 15. Це забезпечує запобігання поломки лопатей при заклинюванні щебенем. Поло-ження лопатей регулюється гвинтом 16. Вода подається в змішувач по кільцевій перфорованій трубці 4. Дно і бічні стінки змішувальної камери облицьовані змінними зносостійкими плитами 11. Змішувальний апарат (рис. 5.2) складається з лопатей 1 закріп-лених в тримачах 2 на водилах 3, які встановлені в роторі за допомогою амортизаторів 5 з регульованими гвинтами 6. Лопать 7 очищує стінки корпуса, а лопать 4 очищує обичайки внутрішнього

Page 29: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

29

стакана.

Рис. 5.2. Лопатевий апарат роторного змішувача: 1, 4, 7 - лопаті; 2 - тримач; 3 - водило; 5-амортизатор; 6- гвинт. Лопаті встановлюють під різними кутами до радіусів і верти-кальної площини, що забезпечує інтенсивну циркуляцію суміші в окружному, радіальному і вертикальному напрямках. Роторні бетонозмішувачі характеризуються об’ємом готового замісу (65...1000 л). Основні параметри бетонозмішувачів - потужність привода і продуктивність. 1. Для приготування будівельних розчинів застосовують змішу-вачі примусового перемішування циклічної і неперервної дії. 2. Змішувач (рис. 5.3) представляє собою коритоподібний бара-

Page 30: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

30

бан 7, встановлений на рамі 1. Компоненти перемішуються двома гвинтовими лопатями 12 закріпленими на валу 11, який встанов-лений на підшипниках 13. Привод включає двигун 6 пасову передачу 5, шків 4 і редуктор 3, встановлений на кронштейні 2.

Рис. 5.3. Розчинозмішувач: 1 - рама; 2 - кронштейн; 3 - редуктор; 4 - шків; 5 - пасова передача; 6 - електродвигун; 7 - змішувальний барабан; 8 - кришка; 9 - пневмоциліндр; 10 - затвор; 11 - вал; 12 - лопать; 13 - підшипники. Зверху барабан закритий кришкою 8 через яку завантажуються компоненти і яка запобігає розбризкуванню суміші при перемі-шуванні. Готова суміш вивантажується через люк, який закрива-ється затвором 10 за допомогою пневмоциліндра 9. Останнім часом для приготування будівельних розчинів застосовують більш ефективні швидкохідні роторні змішувачі. Роторний змішувач (рис. 5.4) складається з нерухомого цилінд-ричного корпуса 1 закритого кришкою 6 із швидкозйомними зам-ками 7. На кришці встановлений двигун 5 і редуктор 4, який обертає ротор 10, на якому закріплені лопаті 9. Для запобігання поломок лопатей їх заклинюванні кронштейни утримуються в робочому по-ложенні амортизаторами 8. Компоненти завантажують через во-ронку 2, а вода надходить по патрубку 3. Готова суміш роз-вантажується через затвор 11, який керується пневмоциліндром 11. Основні параметри бетонозмішувачів - потужність привода, продуктивність.

Page 31: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

31 Рис. 5.4. Роторний розчинозмішувач:1-корпус; 2– завантажувальна воронка; 3- патрубок подачі води; 4-редуктор; 5-двигун; 6-кришка; 7-замки; 8 - амортизатор; 9-лопать; 10-ротор; 11-затвор; 12-пневмоциліндр.

Page 32: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

32

Розрахунок основних параметрів роторних бетонозмішувачів Потужність в роторному бетонозмішувачі витрачається на подолання сил тертя, які виникають при русі по дну чаші, призми матеріалу, яка знаходиться перед лопаттю, а також на розрізання основною лопаттю маси матеріалу. Для розрахунку вказаних опорів використовують величину питомого опору суміші: η

π

η

ω мусмус MnMN ⋅⋅=

⋅=

2 , Вт (5.1) де ω - кутова швидкість обертання ротора, рад./с; n - частота обертання ротора, с-1; η - ККД привода ротора, η = 0,9...0,95. Мсум - момент опору (Нм) Мсум = ∑ Мі; iiiii coscosRFpM βα ⋅⋅⋅⋅= , Нм, (5.2) де р - питомий опір бетонної суміші на 1 м2 площі лопаті, Н/м2, р=(3...6)104 Н/м2; Fі - площа і-тої лопаті, м2; Rі - віддаль від геометричного центру і-тої лопаті до осі обертання ротора, м; αі - кут нахилу і-тої лопаті в горизонтальній площині, град.; βі - кут нахилу і-тої лопаті в вертикальній площині, град. Продуктивність роторних змішувачів визначають як продук-тивність машин циклічної дії iiiiг coscosRFpZVП βα ⋅⋅⋅⋅⋅

= 1000 , м3/год., (5.3) де Vг - об’єм готового замісу, л, Vг = f·Vз, де Vз - виробнича місткість змішувальної чаші по завантаженню компонентів 1; f - коефіцієнт виходу готової суміші, f = 0,6...0,7; Z - число замісів за год., Z=3600/t, де t - час одного циклу, с; t = t1 + t2 + t3, де t1 - час завантаження компонентів в годину, с; t2 - тривалість перемішування, с; t3 - час вивантаження готової суміші, t3=10...30 с. Таблиця 5.1 Результати вимірів та розрахунків Fi, м2 Ri, к αi, град. βi, град. t, с N,вт П, м3/год.

Page 33: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

33

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 1. З яких вузлів складається роторний бетонозмішувач і ротор-ний розчинозмішувач? 2. Як забезпечується завантаження і розвантаження бетонозмі-шувача? 3. Як визначають продуктивність цих змішувачів? 4. Як визначається потужність електродвигуна роторного бето-нозмішувача? 5. Які переваги і недоліки змішувачів примусової дії? Лабораторна робота № 6 ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ДВОВАЛЬНОГО БЕТОНОЗМІШУВАЧА НЕПЕРЕРВНОЇ ДІЇ Мета роботи: вивчити конструкцію і принцип дії бетоно-змішувача; вивчити методику і виконати розрахунок основних параметрів бетонозмішувача (продуктивність і потужність привода). Обладнання: лабораторна установка двовального бетонозмі-шувача, вимірювальний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитись з описом роботи. 2. Вивчити улаштування і принцип дії двовального бетонозмі-шувача. 3. Накреслити схему двовального бетонозмішувача (рис. 6.1). 4. Виміряти наступні розміри: діаметр лопатей D, м; крок гвинтової лінії лопаті S, м; ширину лопаті d, м; α - кут між площиною лопаті і віссю вала. 5. Розрахувати продуктивність і потужність привода бетонозмі-шувача. 6. Результати заміру і розрахунків занести в таблицю 6.1. 7. Оформити і здати звіт. Для перемішування глини при виготовленні керамічних виробів, а також для підготовки шихти в скляному, силікатному та інших виробництвах широко застосовують одновальні і двовальні лопатеві змішувачі неперервної і циклічної дії. Процес перемішування в

Page 34: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

34

змішувачах неперервної дії здійснюється шляхом механічного впли-ву на компоненти суміші обертових лопатей при одночасному про-суванні змішувальної маси від місця завантаження до розвана-ження. Ці змішувачі також застосовують для приготування бетонів і будівельних розчинів. На даний час переважно використовують переважно горизонтальні двовальні змішувачі (рис. 6.1). Таблиця 6.1 Технічна характеристика змішувачів з горизонтальними лопатевими валами Показник Тип змішувача СМК-125 СМК-126 СМК-95 СМК-55 Продуктивність, м3/год. 18 35 95 до 7,5 Діаметр лопатей, м 0,6 0,7 0,85 0,7 Довжина корита, м 3,0 3,55 4,12 1,4 Число валів 2 2 2 1 Число лопатей на кожному валу 18 20 29 - Частота обертання лопатей, хв-1 42 31 - 530 Частота обертання барабана, хв-1 - - - - Потужність двигуна, кВт 22 40 55 84 Маса *103, кг 3,5 6 6 7,5

Рис. 6.1. Схема змішувача неперервної дії: 1 - електродвигун; 2 - пасова передача; 3 - редуктор; 4 - зубчасті колеса; 5 - розвантажувальний затвор; 6 - вал; 7 - лопаті; 8 - корито змішувача.

Page 35: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

35

Робочим органом змішувача є два горизонтальних вали, які обер-таються на зустріч один одному, з закріпленими на них по гвинтовій лінії лопатями . Вали проходять в середині механічного нерухомого корпуса жолобчатої форми. Промисловість випускає двовальні бетонозмішувачі неперервної дії що входять в склад бетонозмішувальноих установок продуктивністю 5, 15, 60 м3/год. Бетонозмішувач (див. рис. 6.1) складається із корпуса 8, виготовленого із листової сталі. Всередині корпуса на зустріч один одному обертаються два лопатевих вала 6. Лопаті 7 закріплені на валу, утворюють перервну гвинтову поверхню - диференціальний шнек. Корпус змішувача встановлений на рамі 4 зварної конструкції. Лопатеві вали отримують обертання від електродвигуна 1 через клинопасову передачу 2, редуктор 3 і зубчасту передачу 4. Компоненти суміші завантажують через приймальний отвір, встановлений на початку корпуса змішувача. Перемішуючись лопатевими валами, які обертаються назустріч один одному, маса просувається вздовж осі змішувача до розвантажувального затвора 5. На кожному валу встановлюється 30…60 лопатей під кутом 40...45°. Частина лопатей встановлюється під таким кутом, в ре-зультаті чого створюються зустрічні потоки, що сприяє зменшенню швидкості осьового переміщення суміші і утворенню зони інтенсивного перемішування. Розрахунок основних параметрів Продуктивність лопатевих змішувачів, м3/год. nв KzyKnSDП ⋅⋅⋅⋅⋅⋅

= 460 2π , (6.1) де D - діаметр лопатей, м; S - крок гвинтової лінії лопатей, м; n - частота обертання валів, хв-1. D ,,n 750470 −= , (6.2) Kв - коефіцієнт повернення суміші Kв = 0,6...0,7; ϕ - коефіцієнт заповнення змішувача, ϕ=0,5…0,6; z - кількість лопатевих валів; Kn - коефіцієнт переривчастості гвинтової поверхні, утвореної лопатями.

Page 36: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

36

DsinbcosDcossinbKn ⋅⋅⋅

=⋅

⋅⋅

αδ

βπ

βαδ , (6.3) де b - ширина лопатей; α - кут між площиною лопаті і віссю вала;

δ - кількість лопатей в межах одного кроку гвинта. Для забезпечення необхідної якості перемішування довжина змішувача повинна бути рівна L=(2,7…3)D. Потужність привода витрачається на подолання опору деформації і розрізання лопатями, а також на просування маси вздовж змішувача, кВт η

21 NNNдв += , де N1 - потужність, яка затрачена на обертання вала з лопатями, Вт;

Рис. 6.2. Схема до розрахунку змішувачів з горизонтальними лопатевими валами ( )2000 221 ϕωα ⋅⋅⋅−⋅⋅⋅

=zRRcosbKN внp , де Kр - коефіцієнт опору розрізання матеріалу Kр =(1,8...2,5)105 Па; Rн, Rв - відповідно зовнішній і внутрішній радіус лопаті, м. 62 1063 ⋅

⋅⋅⋅= , qKLПN Wρ , де П - продуктивність змішувача, м3/год.; ρ - об’ємна густина суміші, кг/м3; L - довжина змішувача, м; KW - коефіцієнт опору

Page 37: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

37

руху; g - прискорення сили тяжіння, м/с2; η - ККД привода. Таблиця 6.2 Результати вимірів та розрахунків D, м B, м n, с-1 Rн, м Rв, м S, м P, кВт Q, м3/год. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Призначення і ознаки класифікації змішувальних машин. 2. Призначення відкритої зубчатої передачі в приводі двоваль-ного змішувача. 3. Чим обумовлений вибір напрямку руху валів змішувача в різні сторони? 4. Які емпіричні параметри необхідно враховувати при розрахун-ку продуктивності і потужності привода? 5. Як змінюється продуктивність і потужність привода змішува-ча при збільшенні кута нахилу лопатей від 0° до 45°? Лабораторна робота № 7 ВИВЧЕННЯ БУДОВИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОПЕЛЕРНОЇ МІШАЛКИ Мета роботи: вивчити будову і принцип дії мішалки, виконати розрахунки її основних параметрів. Обладнання: лабораторна установка пропелерної мішалки, вимірювальний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитись з описом лабораторної роботи. 2. Вивчити будову і принцип дії пропелерної мішалки (рис. 7.1). 3. Накреслити схему пропелерної мішалки. 4. Заміряти радіус, який описує коло лопатями гвинта Rв, м. 5. Розрахувати продуктивність і потужність привода. 6. Отримані результати занести в табл. 7.1. 7. Заповнити і здати звіт. 8. Відповісти на контрольні запитання. Призначення, конструкція і принцип дії В керамічній промисловості для перемішування і підтримання в зваженому стані литих, фарфорових і фаянсових шлікерів, гла-

Page 38: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

38

зурей, глинокаолінових суспензій вологістю не менше 32…50% широкого поширення набули пропелерні мішалки різних ти-порозмірів (СМ-243В, СМ-489Б та інші).

Рис. 7.1. Агрегат для перемішування і перекачування твердорідких сумішей: 1 - барабан; 2 - механізм вивантаження; 3 - рама; 4 - корпус; 5 - приводний вал; 6 - електродвигун; 7 - муфта; 8 - гвинт; 9 - пасова передача. Мішалки даного принципу дії широко застосовуються в азбесто-цементній промисловості для змішування азбестової суспензії з цементом. Пропелерні мішалки оснащуються насосними установ-ками (мембранними або плунжерними). Пропелерна мішалка (див. рис. 7.1) складається із чавунного корпуса 4, який має по боках розточки для встановлення підшип-ників приводного вала 5 і приливи для кріплення плити електро-двигуна 6. Приводний вал 5 мішалки, який складається з двох частин, з’єд-наних між собою жорсткою з’єднувальною муфтою 7, встановлений своїми опорами в стакани, які кріпляться в бокових розточках корпуса. На нижньому кінці вала закріплений пропелерний гвинт 8, на верхньому - шків 9 клинопасової передачі. Привод мішалки складається із електродвигуна 6, пари шківів 9, клипасової передачі 10. Електродвигун монтується на вертикальній

Page 39: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

39

плиті, шарнірно з’єднаній з корпусом мішалки. Натягування пасів передачі виконується натяжним гвинтом. Клинопасова передача закрита огородженням, яке кріпиться до корпусу мішалки. Корпус мішалки своєю бічною поверхнею спирається на раму, вмонтовану в бетонний резервуар, де відбувається перемішування суспензії. Маса, яка знаходиться в резервуварі, при перемішуванні гвинтом 8 направляється до його центральної частини вниз. А потім біля стінок місткості піднімається вверх. В подальшому процес повторюється. Частинки матеріалу, вдаряючись об лопаті гвинта, постійно диспергуються і перемішуються. Для зниження обертання маси в басейні, його виготовляють шести - восьмигранним. Робочий орган пропелерної мішалки представляє собою звичай-ний гребний гвинт з числом лопатей від 2 до 4, для керамічних шлікерів - частіше всього з 3 лопатями. Діаметр гвинта в 3-4 рази менший діаметра резервуара і може складати 0,2…1 м, частота обертання гвинта приймається різною 1,7…8,3 с-1. При змішуванні рідких компонентів їх завантажують в резервуар мішалок, а вивантаження здійснюється за допомогою насосів (частіше всього мембранних). Розрахунок основних параметрів пропелерної мішалки Продуктивність, кг/с 21 kkVAП ocm ⋅⋅⋅⋅= ρ , де А - площа кола, описаного лопатями гвинта радіусом Rв, м2 2вRA ⋅=π , Vос - осьова швидкість потоку, м/с αω tgRV вoc ⋅⋅= ,

ω - кутова швидкість гвинта, рад./с; α - кут підйому гвинтової лінії лопатей, град. 2122 kkKn Qgtcra вm⋅⋅⋅⋅⋅

=ρπ

α , де ρ - об’ємна густина суміші, кг/м3; k1 - коефіцієнт, який враховує повернення і сповзання суміші, k1 = 0,7...0,8; k2 - коефіцієнт звуження площі перерізу потоку лопатями гвинта, k2 = 0,7...0,75. Потужність привода мішалки

Page 40: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

40

ηnEN ⋅

= , де Е - енергія, витрачена на переміщення деякої маси суміші, Дж 2 2ocVmE ⋅= , де η - ККД привода, η = 0,9. Кінцево можна записати:

ηραπ

ηη21353422 422 kkgtRnVQnVmN всоmсо ⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=⋅

=⋅⋅

= . Таблиця 7.1. Результати заміру і розрахунків Rв, м α, град. P, кВт Q, кг/с КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. Вкажіть області застосування пропелерних мішалок. 2. Які технічні заходи необхідно виконати при зношувані (чи послабленні натягу) пасів клинопасової передачі? 3. Можливе використання в приводі мішалки ланцюгової пере-дачі, редуктора, зубчатої пари? Якщо ні - то чому? 4. Чи здійснить вплив на умови перемішування шлікера зміна напрямку обертання вала мішалки (див. рис. 7.1)? 5. Який із вказаних параметрів (n, α, R, ρ) має найбільший вплив на продуктивність і потужність привода мішалки? Лабораторна робота № 8 ВИВЧЕННЯ БУДОВИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ БАТАРЕЙНОГО ЦИКЛОНА Мета роботи: вивчити будову і принцип дії циклона, визначити основні його параметри. Обладнання: лабораторна установа циклона, вимірювальний інструмент. Послідовність виконання роботи 1. Вивчити опис лабораторної роботи.

Page 41: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

41

2. Вивчити будову і принцип дії батарейного циклона. 3. Накреслити схему циклона. 4. Виміряти діаметр циклона D, м. 5. Розрахувати продуктивність і ефективність циклона. 6. Результати занести в таблицю. 7. Оформити і здати звіт. 8. Відповісти на контрольні запитання. Призначення, конструкція і принцип дії Для виділення із газів (повітря), які використовувались в якості робочого агенту (наприклад в сепараторах), твердих частинок і уникнення забруднення навколишнього середовища застосовують механічне сухе очищення в циклонах, очищення за допомогою матерчатих фільтрів, електричне очищення і вологе очищення. Відцентрові циклони використовують для очищення газів при запиленості 200...400 г/см3, при мінімальному розмірі частинок, що осідають, 5…10 мкм. Продуктивність циклонів по пилоповітряній суміші в залежності від їх розмірів складає 1500…1500 м3/год. Принцип дії циклона показаний на рис. 8.1. Запилене повітря вводиться в верхню циліндричну частину корпуса по дотичній. В циклоні повітря рухається по спіралі вниз по нерухомій гвинтовій лопаті (чи кришку циліндра виконують з гвинтовою поверхнею). Частинки відцентровими силами відкидаються до зовнішніх стінок, пересуваються вниз і через спеціальний затвор видаляються з циклона. Очищене повітря виходить вверх по центральній трубі. Швидкість повітряної суміші на вході в циклон V=15…25 м/с. Коефіцієнт очищення в відцентрових циклонах складає 70…90%. В циклонах малого діаметра забезпечується краще очищення. Тому для забезпечення високої ступені очищення і достатньої продуктивності їх об’єднують в групи (батареї) (див. рис. 8.1, б). Забруднений газ поступає по трубі 4 в розподільник і звідти в циклон 5. Очищений від пилу газ виходить по трубах 7 в колектор 2 і відводиться по трубах 1 на остаточне очищення. Розрахунок батарейного циклона 1. Продуктивність одного циклона, м3/год.

Page 42: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

42

муDП ωπ 36004 2⋅

= , де D - діаметр циклона, м; ωум - умовна швидкість газу в циклоні, м/с гму PP⋅⋅∆

ω2 , де ∆Р - гідравлічний опір, Н/м; ξ - коефіцієнт гідравлічного опору; Рг - щільність газового середовища, кг/м3. Гідравлічний опір ∆Р визначають як функцію умовної швидкості газу, віднесеної до площі всього перерізу циліндра циклона: 22 гму РP ⋅⋅

=∆ωξ , Таблиця 8.1 Значення коефіцієнтів гідравлічного опору Параметр Тип циклона ЦН-11 ЦН-15 ЦН-15у ЦН-24 Діаметр циклона, м 450*10 450*10 450*10 450*10 Коефіцієнт гідравлічного опору циклонів: без завитка 250 160 170 80 із завитком на вихідній трубі 210 140 160 90

( )21900 DVму⋅

ω , де V - об’єм газу, що проходить через циклон, м3/год. Щільність газу прямопропорційна тиску, під яким цей газ знаходиться, і обернено пропорційна його температурі. TP PTРР мронгг ⋅

⋅⋅= 0 0 , де Р - абсолютний тиск; Т - температура газів (K) в робочих умовах; Рг, норм - щільність газу при нормальних умовах (при 0°С і 760 мм рт. ст.). Витрата газу. м3/с, при якому забезпечується оптимальні умови

Page 43: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

43

роботи циклонного елемента: мутпо D,q ω⋅= 27850 . Ефективність пилозатримання є відношення кількості вловлено-го пилу і всього пилу, наданий за даний відрізок часу. %Gqф 100⋅=η , де G - вага пилу, яка надійшла в пилоуловлювач; q - вага пилу, затриманого в ньому. Ефективність пилезатримання одного і того ж пиловловлювача залежить від дисперсності затримуваного пилу та його ваги. Крім того впливає початкова концентрація пилу, повітряне наванта-ження, вологість пилуватих частинок, наявність електричних зарядів та ін. Повітря, яке очищується, містить в основному полідисперсний пил в співвідношенні ηф = (q/G) 100% виражає середнє значення ефективності. Тому краще ввести поняття фракційної ефективності ккк.ф Gq=η , де qк і Gк - відповідно вага, яка входить і вловленого пилу фракції K. Нехай в повітрі, яке поступило в пиловідокремлювач за деякий час, представлені фракції пилу вагою G, G2, G3...Gк, для яких фракційні ефективності очищення відповідно складають ηф1; ηф2; ηфк. Тоді загальна ефективність очищення %G...GG G...GG к фкфф к 10021 210 21

+++

⋅++⋅+⋅=

ηηηη , де G1+G2+...+Gк=G - загальна вага пилу, що поступив на очищення, а 11 δ=GG ; 22 δ=GG ; кк GG δ= - вагові долі кожної функції. Кінцево можна записати:

( ) %... кфкфф 10021 210 ⋅⋅++⋅+⋅= ηδηδηδη . Таблиця 8.1 Результати замірів та розрахунків D, м w, м/с Pr, кг/м3 Q, м3/с qопт, м3/с η0

Page 44: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

44

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТЕННЯ 1. Які типи апаратів для очищування газоповітряних потоків Ви знаєте? 2. Яка концентрація пилу в газоповітряному потоці характерна для циклонів? 3. Який принцип покладено в основу роботи циклонів? 4. Якими параметрами визначаються ефективність циклона? 5. Від яких параметрів залежить об’ємна продуктивність цикло-на? Лабораторна робота № 9 ВИВЧЕННЯ БУДОВИ І ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ КОВШОВОЇ МІШАЛКИ Мета роботи: вивчити будову і принцип дії ковшового змішу-вача; розрахувати продуктивність і потужність ковшового змішу-вача. Обладнання: ковшовий змішувач; секундомір; лінійка вимірю-вальна 1000 мм. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитись з описом роботи та інструкцією з техніки без-пеки при проведенні лабораторних робіт. 2. Вивчити будову і принцип дії лабораторної моделі ковшової мішалки. 3. Провести необхідні заміри внутрішнього радіуса обертання лопатей r1, м; зовнішнього радіуса обертання лопатей r2, м; висоти лопаті h, м; кількість лопатей z; кількість ковшів на колесі 1. Виконати розрахунки потужності приводу Р, кВт і продуктивність Qv, м3/год., всі розрахункові значення і дані, отримані заміри занести в табл. 9.2. 4. Накреслити кінематичну схему ковшової мішалки. 5. Відповісти на контрольні запитання. 6. Оформити і здати звіт. Призначення, конструкція і принцип дії Машини, що забезпечують приготування азбестоцементної маси, працюють періодично. Для забезпечення безперебійної роботи

Page 45: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

45

таких машин необхідна безперервна подача азбестоцементної маси, де обов’язковою умовою є її однорідність. З цією метою в ланцюгу машин передбачена установка ковшового змішувача, яка призна-чена для безперервного перемішування і підтримання в зваженому стані азбестоцементних частинок, а також для наступної безпе-рервної подачі азбестоцементної маси в приймальний пристрій формувальних машин. Ковшовий змішувач представляє собою ємкість 5, в якій встановлений перемішувальний механізм, що складається із вала 10, встановленого в підшипниках. На валу закріплені ступені 7 із хрестовинами 6, до яких прикріплені лопаті. Змішувальний механізм приводиться в обертання від електро-двигуна 1 через редуктор 2 і клинопасову передачу 3. На валу є ковшове колесо з закріпленими по його колу ковшами 8. При обертанні колеса ковші захвачують перемішану азбесто-цементну суміш і потім при переході крайнього верхнього положення зливають свій вміст в лоток, із якого суміш по жолобу відводиться до формуючих машин.

Рис. 9.1. Схема ковшової мішалки:1 - електродвигун; 2 - редуктор; 3 - пасова передача; 4 - муфта; 5 - місткість;6 - хрестовини; 7 - ступені; 8 - ківш;9 - розвантажувальний пристрій;10 - вал. Розрахунок основних параметрів Об’ємна продуктивність ковшового змішувача ϕ⋅⋅⋅= inqПv 3600 ,

Page 46: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

46

де q - об’єм і ковша, м3; Пv - об’ємна продуктивність, м3/год.; n - частота обертання вала змішувача, с-1; i - число ковшів на колесі; ϕ - коефіцієнт заповнення ковша, рівний 0,8. З приведеної формули видно, що продуктивність змішувача зале-жить від кількості ковшів, їх ємкості і частоти обертання вала. Аналіз приведеної залежності показує, що частоту обертання валів змішувача можна збільшувати тільки до певної межі, вище якої продуктивність мішалки буде зменшуватися, оскільки відцентрові сили почнуть перешкоджати виливанню суміші з ковшів. Макси-мальна колова швидкість ковшів Vкр, при якій здійснюється повне виливання з них азбестоцементної суміші, складає 9,5…10 м/с. Необхідна потужність привода ковшового змішувача склада-ється з витрат енергії, що йде на перемішування азбестоцементної маси і на переміщення її ковшами в приймальний лоток.

( )q rrhzN 24 41422⋅

−⋅⋅⋅=

ηωρψ , де Р - потужність змішувача, кВт; z - кількість лопатей; ϕ - кое-фіцієнт опору; ρ - щільність азбестоцементної суміші, кг/м3; ω - кутова швидкість обертання лопатей, рад./с; r1 - внутрішній радіус обертання лопатей, м; r2 - зовнішній радіус обертання лопатей, м;

η - ККД привода; h - висота лопаті, м. Коефіцієнт опору має значення при змінному відношенні шири-ни лопаті b, рівній r2 - r1 до її висоти, табл. 9.1. ***Таблиця 9.1 h/h 1 2 4 10 18 20 1,1 1,15 1,2 1,29 1,4 1,8 Таблиця 9.2 Результати замірів та розрахунків Qv, м3/год. q, м3 n, с-1 і ϕ z V, м/с h, м ω, рад./с N, кВт r1, м r2, м КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1. В якому режимі (періодичному чи безперервному) працює ковшова мішалка? 2. Чим обумовлене використання в приводі мішалки клинопа-сової передачі?

Page 47: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

47

3. Чи можливе встановлення клинопасової передачі після редук-тора? Якщо ні, то чому? 4. Чи можливий реверсивний режим роботи мішалки? 5. Від яких геометричних параметрів залежить продуктивність і потужність привода мішалки? Лабораторна робота № 10 ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ РОЛИКОВОЇ ЦЕНТРИФУГИ” Мета роботи: 1. Визначити призначення, конструкцію і прин-цип роботи центрифуг. 2. Визначити продуктивність центрифуги і потужність двигуна привода. Обладнання та інструменти: лабораторна установка роликової центрифуги, секундомір, мірні місткості, вага. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитися з методичними вказівками. 2. Ознайомитися з теоретичними основами центрифугування. 3. Вивчити конструкцію лабораторної установки. 4. Включити центрифугу, виконати формування виробу, зміню-ючи частоту обертання, час ущільнення та жорсткість суміші. Вста-новити залежності: N= f(ω), П= f(ω). 5. Визначити потужність привода на різних режимах ущільнен-ня, фіксуючи показники амперметра і вольтметра. 6. Побудувати графіки залежності П=f(ω), N=f(ω) і зробити вис-новки. 7. Оформити звіт. Конструкція і принцип дії центрифуг, класифікація Промисловість збірного залізобетону випускає значну кількість бетонних і залізобетонних труб. Залізобетонні труби застосову-ються все частіше, так як в порівнянні із стальними і чавунними мають суттєві техніко-економічні переваги. Вартість залізобетонних труб порівняно з металевими майже в 2 рази нижча, економія металу досягає 80…90%, пропускна здатність залізобетонних труб з часом не зменшується, так як вони не обростають мікроорганізмами і осадом.

Page 48: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

48

В залежності від гідравлічного тиску труби поділяють на мало-напорні (до 0,3 МПа) і напорні (до 1,5 МПа). За формою поперечного перерізу труби розрізняють круглі, еліп-тичні, прямокутні. Найбільш поширеними є круглі труби. За формою кінців розрізняють труби розтрубні, з гладкими кінцями, фальцеві. Центрифугування, як спосіб ущільнення бетонної суміші грунту-ється на віджиманні з неї частини води, коли суміш завантажена в форму, обертається разом з нею і під впливом відцентрових сил розподіляється по внутрішній поверхні форми. Є два способи центрифугування: відстійний і фільтраційний. При першому способові центрифугування проходить у формах із суцільними стінками; при другому - в дирчатих (перфорованих) формах, які вистилаються фільтром із бавовнопаперової тканини. Спосіб ущільнення бетонної суміші центрифугуванням вико-ристовують переважно для виготовлення довгомірних виробів. Цим способом виготовляють безнапорні труби, опори ЛЕП та ін. Процес центрифугування (відстійний спосіб) бетонної суміші включає декілька операцій: розгін форми до завантажувальної швидкості, завантаження в форму бетонної суміші її розподіл, збільшення швидкості обертання форми до заданої; ущільнення бетонної суміші при обертанні форми не заданих швидкостях; зниження швидкості обертання з її зупинкою і зливом віджатої води з форми. Центрифуги розрізняють: за способом закріплення форми; за кількістю форм, що одночасно обертаються центрифугою і їх розміщенню на центрифузі; за кількістю валів; за типом і місцем розміщення двигуна і контрольно-пускової апаратури. За способом кріплення форм центрифуги розділяють на осьові або шпиндельні, роликові з вільним обертанням форм, люнетні, барабанні, пасові з підвіскою форми на нескінченних пасах. За числом форм, що одночасно обертаються центрифуги можуть бути одно, дво і багатомісні, а за кількістю робочих валів - одно, дво і багатовальні. В якості двигунів на центрифугах найчастіше застосовують електродвигуни постійного струму, рідше електродвигуни змінного струму, іноді використовують двигуни внутрішнього згоряння.

Page 49: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

49

Роликові центрифуги найбільш поширені завдяки простоті кон-струкції, хоча вони більш тихохідні в порівнянні із шпиндельними та пасовими і вимагають застосування добре відбалансованих форм. Роликова центрифуга типу 740 (рис. 10.1) призначена для виготовлення попередньо напружених залізобетонних опор ліній електропередач та інших довгомірних виробів (до 17 м). Основні частини центрифуги: станина 4, на якій встановлені опорні крон-штейни 1 з опорними роликами 9, на котрі спирається форма 2; два привода обертання приводних роликів 10 і допоміжні механізми. Опорні ролики 9 відводяться і встановлюються в робоче положення гідроциліндрами 11 з зубчатим зачепленням 12 і фіксуються гальмами 6. Для забезпечення безпечних умов праці персоналу є додаткові щити 7. Приводи обертання приводних роликів однакові а електродвигуни 8 приводів різні. Один привод має тихохідний двигун і призначений для розгону форми, другий має швидкохідний двигун і призначений для ущільнення бетонної суміші в формі. Крутний момент електродвигунів передається на привод через клинопасову передачу. Вали приводних роликів з`єднані між собою зубчатими муфтами 5. Працює центрифуга наступним чином. Після встановлення форми на центрифугу останню фіксують опорними кронштейнами. При натисненні кнопки пуску основного привода центрифуги подається звуковий сигнал і тільки після закінчення його подається напруга на електродвигуни, які обертають форму на першій, а потім на другій, третій і четвертій швидкостях. Час центрифугування визначають експериментально і залежить від складу бетонної суміші. Після закінчення центрифугування приводу виключають і після його повної зупинки форма знімається. Безнапорні розтрубні труби діаметром 40...900 мм і довжиною до 5 м виготовляють на роликових центрифугах типу 7286/3 (СМЖ106). Центрифуга (рис. 10.2) складається з рами 10, опорних роликів 4, привода 5, форми 1, притискних роликів 7. Підйом і опускання при-тискних роликів виконують вручну механізмом підйому і опускання 2 і 6. Гідропідйомник 8 служить для нахилу форми. Крутний мо-мент від двигуна передається на редуктор і через диференціал на два приводних опорних ролики 4. Два інших опорних ролики - не-приводні. Диференціал забезпечує неоднакову частоту обертання приводних роликів, що необхідно при неоднакових діаметрах

Page 50: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

50

бандажів форми. Притискні ролики 7 запобігають зіскокуванню форми при її швидкому обертанню.

Перед формуванням на центрифугу встановлюють одну напів-форму в неї вкладають арматурний каркас, потім збирають всю форму, опускають її гідропідйомником 8 на опорні ролики 9 і фіксують притискними роликами 7. Для зменшення пускового моменту електродвигуна привода, бетонну суміш вкладають після пуску центрифуги вхолосту. Бетонну суміш вкладують за допомогою ложкового живильника. Частота обертання форми збільшується поступово, що забезпечує рівномірний розподіл і ущільнення бетонної суміші. Зупинивши центрифугу за допомогою гальм, якими обладнані приводні ролики, піднімають притискні ролики. Потім із припіднятої гідропідйом-ником 8 форми зливається шлам і вона разом з виробом подається на термообробку. Будова і робота лабораторної установки Лабораторна установка включає роликову центрифугу і апара-туру керування. Центрифуга складається з форми 1 (рис. 10.3), що

Рис. 10.1. Роликова центрифуга для формування довгомірних виробів: 1 - опорні кронштейни; 2 - форма; 3 - привод; 4 - станина; 5 - зубчата муфта; 6 - гальма; 7 - огородження; 8 - електродвигун; 9 - опорні ролики; 10 - приводні ролики; 11 - гідроци-ліндр; 12 - зубчате зчеплення.

Page 51: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

51

встановлена на дві пари роликових опор 2, закріплених на рамі 3.

Рис. 10.2. Роликова центрифуга для формування розтрубних труб: 1 - форма; 2, 6 - механізм підйому і опускання притискних роликів; 3 - бандаж; 4 - приводні опорні ролики; 5 - привод; 7 - притискні ролики;

Page 52: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

52

8 - гідропідйомник; 9 - опорні ролики; 10 - рама. Привод обертання форми включає двигун і пасову передачу 5. Установка працює наступ-ним чином: у форму заванта-жується бетонна суміш, що центрифугується. Форму за-кривають кришкою і вста-новлюють на опорні ролики. Електродвигун через пасову передачу передає обертання на роликові опори, які обер-тають форму. Під дією від-центрових сил проходить розподіл і ущільнення бетон-ної суміші в формі. Розрахунок основних параметрів Відцентрову силу (рис. 10.3), що діє на частинку бетонної суміші визначають за формулою: rgGrmРв 2ωω == , (10.1) де m - маса частинок бетонної суміші, кг; ω - кутова швидкість частинки, рад./с; r - радуіс обертання центру тяжіння частинки, м; G - сила тяжіння частинки, Н. Результуюча сила Р, що діє на деяку частинку масою m буде: ( ) ( ) ωωω socRgmgmRmP 22222 2−+= , (10.2) де R - радіус розмішення частинки від осі обертання. Пресуючий тиск на зовнішній поверхні труби знаходять за формулою:

( )R RRPo 3 3132 −=

ωρ , (10.3) де ρ - густина бетонної суміші.

Рис. 10.3. Схема сил, що діють на частинку бетонної суміші в центрифузі

Page 53: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

53

Рис. 10.4. Схема лабораторної установки роликової центрифуги: 1 - форма; 2 - опорні ролики; 3 - станина; 4 - електродвигун; 5 - пасова передача. Експериментально встановлено, що при розприділенні бетонної суміші кутова швидкість форми 1951 R,р =ω , (10.4) При ущільненні бетонної суміші пресуючий тиск згідно експериментальним даним має бути Ро = 0,1...0,15 МПа. Кутову швидкість, необхідну в період ущільнення бетонної суміші знаходять за виразом: 313810 RR R,−

=ω , (10.5) Продуктивність центрифуги: ц вt kVП ⋅= , (10.6) де V - об’єм виробу, V = π (R2 - r2) l, де R - внутрішній радіус форми,

Page 54: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

54

r - внутрішній радіус труби, l - довжина виробу; kв - коефіцієнт використання центрифуги за часом (kв = 0,7...0,8); tц = t1 + t2 + t3 - час циклу виготовлення виробу, t1 - час подачі та встановлення форми на центрифугу; t2 - час на розподіл та формування бетонної суміші; t3 - час на знімання форми і підготовки центрифуги до нового циклу роботи. Потужність привода центрифуги: ω⋅= ркMN , (10.7) де Мкр - сумарний момент опору в обертанню форми, приведений до вала електродвигуна, Нм; ω - кутова швидкість форми, рад./с. вопртрк МММ += −1 , де Мпов - момент тертя форми по повітрю; Мтр - момент тертя в опорах

( )

+−= 21111 rfrRrksocGМ рт α, (10.8) де G1 - сила тяжіння форми з бетоном, Н; α - половина централь-ного кута між лініями, що з’єднують центр бандажа форми з цен-тром опорних роликів α = 60о; k1 - коефіцієнт тертя кочення k1=0,0005; r1 - радіус опорного ролика, м; R1 - радіус бандажа, м; f - приведений коефіцієнт тертя в цапфах f = 0,08; r2 - радіус цапф роликів. RFkM воп ⋅ϑ⋅⋅= 22 , (10.9) де k2 - коефіцієнт обтікання k2 = 0,7...1,0 кг/м3; F - сумарна площа поздовжніх ребер форми і ребер фланців, м2; ϑ - окружна швидкість центра тяжіння ребер, м/с; R - радіус центра тяжіння ребер, м. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 1. Які вироби виготовляють на центрифугах? 2. За якими ознакими класифікують центрифуги? 3. З яких основних частин складається роликова центрифуга? 4. Як забезпечується ступінчатий розгін центрифуги? 5. Які умови необхідно забезпечити для отримання критичної кутової швидкості обертання форми? 6. Як фізично пояснити рівномірний розподіл суміші по кільце-вому перерізу форми при її обертанні? 7. Які міркування покладені в основу розрахунку частоти обер-

Page 55: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

55

тання центрифуги необхідної для ущільнення бетонної суміші? 8. Як визначається потужність двигуна роликової центрифуги? Лабораторна робота №11 ВІБРАЦІЙНИЙ МАЙДАНЧИК Мета роботи: 1. Вивчити призначення, будову, принцип роботи вібромайданчика. 2. Вивчити методику визначення основних параметрів вібромайданчика. Обладнання і інструменти: лабораторна установка вібромайдан-чика, вимірювальний інструмент, мірна місткість, тахометр. Послідовність виконання роботи 1. Ознайомитися з методичними вказівками. 2. Ознайомитися з конструкцією вібромайданчика та її роботою. 3. Ознайомитися з теоретичними основами робочого процесу. 4. Включити вібромайданчик, дослідити вібрацію в дорезонанс-ному, резонансному і зарезонансному режимах роботи. 5. Провести вимірювання амплітуди і частоти коливань, зміню-ючи масу виробу, що формується. Форму завантажувати пошарово. Встановити залежність А = f(М). 6. Не змінюючи маси виробу змінити частоту обертання двигуна привода. Встановити залежність М = f(ω). 7. Витрати енергії контролювати за показниками амперметра і вольтметра. Визначити залежність М = f(ω). 8. Побудувати графіки залежності А = f(М), А = f(ω), М = f(ω). 9. Оформити звіт. Класифікація і принцип дії вібромайданчиків. Формуванням називають процес надання заготовці або сировин-ним сумішам, необхідних для наступного виготовлення виробів форм, розмірів, щільності і міцності. Існують різні способи фор-мування: пресування, прокатка, екструзія та ін. Формування здій-снюється шляхом зовнішніх силових дій на заготовку або сировинну суміш. Найбільш поширеним в промисловості збірних залізобетонних конструкцій є динамічне вібраційне формування бетонних сумішей. Воно проходить під дією інерційних сил, які виникають при вібрації бетонної суміші і частинок, що діють на неї.

Page 56: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

56

В процесі вібраційного формування руйнуються зв’язки між частинками бетонної суміші, видаляється із суміші повітря, частинки суміші максимально зближуються між собою, щільність суміші зростає в 1,6...1,7 рази в порівнянні з початковою. Поверхні вібраційних робочих органів, від яких вібрація пере-дається бетонной суміші називають випрмінюючими. В залежності від розміщення випромінюючих поверхонь відносно бетонної суміші розрізняють три види ущільнення: поверхневе, внутрішнє і об’ємне. При поверхневому ущільненні випромінююча поверхня розміщується на поверхні бетонної суміші. При внутрішньому або глибинному ущільненні випромінююча поверхня розміщується всередені масиву бетонної суміші. При об’ємному ущільненні бетонна суміш знаходиться в формі, внутрішня конфігурація якої повторює конфігурацію виробу. При виробництві збірного залізобетону найбільшого поширення набув метод об’ємного формування, який здійснюється на вібро-майданчиках. Вібромайданчик включає один або декілька віброзбуджувачів коливань, еластично встановлених на фундаменті, спільний ефект-ричний привод віброзбуджувачів і інші вузли. Вібромайданчики за вантажопідйомністю бувають малої (0,5...2 т), середньої (2...6 т) і великої (6 т і більше). За способом кріплення форм випускають вібромайданчики з електромагнітним, пневматичним або механічним кріпленням. За принципом дії розрізняють декілька типів вібромайданчиків. Одновальні (рис. 11.1, а) вібромайданчики кругових коливань застосовують при виготовленні відносно вузьких залізобетонних виробів. В такому вібромайданчику рама 1 спирається на пружини 4 і робочий орган віброзбуджувача коливань 3 - вібратор. Деба-лансний вал вібратора приводиться в рух електродвигуном через телескопічну шарнірну муфту, котра забезпечує вільне переміщення і перекос вала в межах амплітуди коливань вібратора. На рамі розміщений пристрій для кріплення форми 2. При формуванні довгомірних виробів вібратори розміщують послідовно в одну лінію і з’єднують за допомогою пружних муфт утворюючи вібровал з приводом від одного електродвигуна. Вібромайданчики вертикально-направлених коливань з маятни-ковими дебалансними вібраторами служать для ущільнення неве-

Page 57: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

57

ликих виробів. Такий вібромайданчик (рис. 11.1, б) складається з рами 1, що спирається на пружини 4 і дебалансного вібратора 1, обладнаного шарнірною підвіскою 5. Вібромайданчики верти-кально-направлених коливань з уніфікованими двовальними віб-роблоками (рис. 10.1, в) ефективно використовуються для ущіль-нення плоских виробів. Робочим органом вібромайданчика є закріплений на рамі 1 віброблок 6, що складається із корпуса, в якому на підшипниках кочення синхронно на зустріч один одному обертаються два вали з дебалансами.

Рис. 11.1. Схеми робочих органів вібромайданчиків: а) віброблок кругових коливань; б) віброблок вертикально направлених коливань з маятниковим вібратором; в) віброблок вертикально направлених коливань з двовальним вібратором; г) схема вібромайданчика на повітряній подушці; д) віброблок вертикально направлених коливань зпружним обмежувачем; е) віброблок крутних коливань; ж) вібромайданчик, що працює за принципом вібро-поршня; з) вібромайданчик з поздовжньо-горизонтальними коливаннями; 1, 13, 21 - рама; 2,14 - форма; 3 - вібромотор; 4, 11, 19 - пружини; 5 - шар-нірна підвіска; 6, 12, 17 - віброблок; 7 - упори; 8 - герметизуючий контур; 9 - штуцер; 10 - обмежувач; 11 - пружини; 15 - бетонна суміш; 16 - про-кладка; 18 - плита; 20 - обмежувачі коливань.

Page 58: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

58

Вібромайданчики можна монтувати із декількох типових віброблоків. Всі його вібратори мають синхронізований привод. При формуванні плоских виробів використовують також вібромайданчики на повітряній подушці (рис. 11.1, г), обладнані віброблоками 6 вертикально направлених коливань. Особливістю такого вібромайданчика є те, що в ній можна змінювати ван-тажопідйомність, подаючи в герметизований контур через штуцер 9 повітря, яке створює повітряну подушку, котра піднімає віброблоки з рамою 1. Упори 7 служать для фіксації рами в неробочому стані. Вібромайданчики з обмежуванням переміщення віброблока за-стосовують для формування виробів із жорстких бетонних сумішей, коли необхідне інтенсивне віброущільнення. Робочий орган вібро-майданчика (рис. 10.1, д) представляє собою віброблок 6 вертикаль-но направлених коливань, підвішений на прижинах 11 до рами 1 з формою 2. Особливістю такого вібромайданчика є збудження ква-зігармонічних коливань, що досягається встановленням нелінійних пружних гумових або стальних обмежувачів 10 переміщення віброблока 6. Вібромайданчики з двовальним віброблоком крутних коливань служить для ущільнення виробів великих перерізів. Крутні коливання віброблока 12 (рис. 11.1, е) утворюються завдяки вста-новленню дебалансів на кожному валу із зсувом на 180о. При синхронному обертанні валів назустріч один одному сумарна змушуюча створює обертовий момент з змінним знаком. Для формування виробів значної висоти придатний вібромайданчик, що працює за принципом вібропоршня (рис. 11.1, ж). В даному випадку коливання передаються від віброблока 6 безпосередньо бетонній суміші 15 через раму 13, ущільнену прокладкою 16 в формі 14. Це приводить до того, що енергія не витрачається на коливання форми, зменшується шкідливий вплив на середовище. На вібромайданчиках із поздовжньо-горизонтальними коливан-нями (рис. 11.1, з) ущільнюють бетон при виготовленні крупно-мірних виробів складної конструкції. Віброблок 17 горизонтально-направлених коливань кріпиться до плити 18, котра з’єднана з рамою 21 віброформи пакетом пружин 19. Рама встановлена на амортизаторах 22. Жорсткість пружин підбирають так, щоб вібромайданчик працював в білярезонансному режимі. Між плитою віброблока, рамою віброформи ставлять нелінійні обмежувачі

Page 59: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

59

коливань з метою досягнення більшої ефективності ущільнення. На заводах збірного залізобетону найбільше поширення отрима-ли вібромайданчики різних розмірів і вантажопідйомності, що збираються із уніфікованих блоків. В залежності від вантажопідйомності і габаритів виробу вібро-майданчики комплектуються із одного або двох рядів віброблоків. Дворядний вібромайданчик із вертикально-направленими коли-ваннями вантажопідйомністю 15 т (рис. 11.2) призначений для об’ємного ущільнення бетонної суміші при виготовленні плоских виробів збирається з уніфікованих вузлів і складається з фунда-ментних рам 1, 6 і 13, закріплених в фундаменті болтами 7, віброблоків 10, зібраних разом з електромагнітами 8 для кріплення форм, що спираються на пружини 9. Віброблоки з`єднані між собою карданними валами 5.

Рис. 11.2. Вібраційний майданчик із уніфікованих блоків: а) конструктивна схема; б) кінематична схема; 1, 6, 13 - фундаментні рами; 2 - ектродвигуни; 3 - пружні муфти; 4, 11 - синхронізатори; 5, 12 - карданні вали; 7 - анкерні болти; 8 - електромагніти; 9 - пружини; 10 - віброблоки.

Page 60: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

60

Синхронне обертання валів кожного ряду вібраторів забезпе-чується синхронізаторами 4, 11, що з’єднані між собою карданним валом 12. Електродвигуни 2 з’єднані із синхронізаторами пружин-ними муфтами 3. Віброблоки з’єднані між собою і з синхроні-заторами карданними валами 5. Уніфікований віброблок (рис. 11.3) включає вібратори 2 на які встановлений електромагніт 1. Віброблок спирається на чотири нижні пружини 5, що піджимаються болтами 3 через верхні пружини 4 до рами 6. Завдяки деформації пружин віброблок може переміщуватися в вертикальному напрямку відносно рами.

Рис. 11.3. Уніфікований віброблок: а) загальний вигляд; б) вібратори; 1 - електромагніт; 2 - вібратори; 3 - болти; 4, 5 - пружини; 6 - рама; 7 - підшипники; 8 - вал; 9, 10 - дебаланси. Вібратор 2 (рис. 11.3, б) представляє собою двовальний вібро-збуджувач направлених коливань. Вал 8 обертається на дворядних підшипниках 7. На кінцях вала встановлено два основних дебаланси 10 з отворами для встановлення додаткових. Для узгодження і синхронізації роботи вібраторів всіх вібро-блоків і електродвигунів привода і забезпечення вертикально-направлених коливань вібромайданчика із рівномірною стійкою

Page 61: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

61

амплітудою по всій площі форми застосовують зубчаті синхроні-затори рис. 11.4.

Рис. 11.4. Уніфікований зубчастий синхронізатор: 1 - корпус; 2, 7, 8 - вали; 3 - приставка; 4 - приводний вал; 5 - кришка; 6, 9 - зубчасті колеса; 10 - конічна передача; 11 – шестерня. Синхронізатори складаються із закритого корпуса 1 з кришкою 5, приставки 3 із конічною передачею 10, приводного вала 4 із шестернею 11, двох валів 7 і 8 із зубчастими колесами 6 і 9, котрі входять у зачеплення із шестернями привода віброблока. Крутний момент на вал другого вібратора віброблока передається через шестерню 11, на зубчасті колеса 9 і 6 , потім на шестерню вала, який обертається в напрямку протилежному валу 4, із такою ж кутовою швидкістю, що забезпечує синхронну роботу двовального віброзбуджувача. Вал 2, з’єднаний із другим синхронізатором дворядного вібромайданчика (рис. 11.2, а) 12, забезпечує синхронну роботу другого ряду синхронізаторів. Карданний вал 5, (рис. 11.5) служить для передачі крутного

Page 62: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

62

моменту вібратору і для компенсації зміщення і перекосу осей приводних валів при коливаннях віброблоків. Цей вал порожнинний із телескопічною муфтою, виконаною у вигляді шліцевого з’єднання. Дві пружні муфти 1 допускають значні перекоси карданного вала завдяки пружним елементам 2 із армованої металом гуми, а напівмуфти 3 і 6 мають центруючу кульову опору, яка змащується консистентним мастилом. Шліцеве з’єднання вала закрите кожухом 4.

Вібромайданчик з горизонтально-направленими коливаннями (рис. 11.6) включає раму 8, що спирається на фундамент через пластинчасті пружини 9, пристроїв 7 для кріплення форми вібро-оголовка 5, що встановлений на пластинчастих пружинах 1. До віброоголовка кріпляться пружини 4 віброплити 3 із закріпленими на ній вібраторами 2 горизонтально направлених коливань. Коливання вібраторів передаються через пакет пружин 4 на віброоголовок 5 і затискний пристрій 6 форми. Масу віброплити і жорсткість пружин підбирають з врахуванням роботи вібромайданчика в білярезонансному режимі. На деяких вібромайданчиках встановлюють пружний гумовий обмежувач коливань 10, який створює квазігармонічні коливання.

Рис. 11.5. Уніфікований карданний вал: 1 - пружні муфти; 2 - пружні елементи; 3, 6 - напівмуфти; 4 - кожух; 5 – вал.

Page 63: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

63

Рис. 11.6. Вібромайданчик із горизонтально направленими коливаннями: а) загальний вигляд; б) схема роботи вібромайданчика; 1, 9 - пластинчасті пружини; 2 - вібратори; 3 - віброплита;4 - пружини; 5 - віброоголовок; 6 - затискний пристрій; 7 - кріпильний пристрій; 8 - рама; 10 - обмежувач коливань. Будова і робота лабораторної установки Установка включає форму 1 (рис. 11.7), яка містить виріб 2, що формується. Форма жорстко кріпиться до рами 3, яка встановлена на пружних опорах 4, що спираються на основу 5. Для збудження направлених коливань застосовуються дебалансні вібратори 6. В рух система приводиться двигуном 7 та клинопасовою передачею 8. Установка працює таким чином. При вмиканні двигуна рух через клинопасову передачу передається на вали відрозбуджувача. На валах розташовані дебаланси, які обертаючись в протилежні сторони створюють направлені коливання, що передаються на форму і через неї на формований виріб. Під дією вібрації суміш ущільнюється.

Page 64: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

64

Рис. 11.7. Схема лабораторної установки вібромайданчика: 1 - форма; 2 - виріб; 3 - рама; 4 - опори; 5 - основа; 6 - дебаланси; 7 - електродвигун; 8 - пасова передача. Розрахунок основних параметрів При обертанні дебалансів виникає відцентрова сила rmAF ⋅⋅= 2ω , (11.1) де m - маса дебаланса; ω - кутова швидкість; r - ексцентриситет. Визначити амплітуду коливань можна за наступним виразом лврпф GGG МA++

= , (11.2) де М - сумарний статичний момент в кг⋅см; Gф - маса форми, кг; Gпр - приведена маса, кг; Gкл - маса коливних частин вібромайдан-чика, кг. Сумарний статичний момент 1MZМ ⋅= , (11.3) де М1 - статичний момент віброблока rmМ ⋅=1 , (11.4) де m - маса дебаланса, кг; r - ексцентриситет, м. Приведену масу виробу знаходять за формулою ббрп GG ⋅=α , (11.5) де αб - коефіцієнт приведення αб = 0,25...0,4; Gб - маса виробу. Якщо задана вантажопідйомність то масу форму можна прий-

Page 65: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

65

мати рівною масі виробу. Тоді приймаючи αб = 0,4 Q,GG фрп 70=+ , (11.6) де Q - вантажопідйомність форми. Масу коливних частин вібромайданчика можна прийняти ( )Q,...,G лв 4020= . (11.7) Необхідна потужність привода для вібромайданчиків з направленими коливаннями визначається за формулою:

( )µηη

ω dАMN ст 2104 7 2+

⋅⋅

⋅= , (11.8) де ω - кутова швидкість, рад/с; ηт, ηс - ККД трансмісії і синхронізатора (ηт = 0,94...0,98; ηс = 0,9); d - діаметр шийки вала, см; µ - коефіцієнт тертя в підшипниках (µ = 0,003...0,008). КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 1. За якими ознаками класифікуються вібромайданчики? 2. З яких основних вузлів складається вібромайданчик? 3. Які є способи кріплення форм до рам? 4. Як добитися вертикально-направлених коливань вібромайдан-чика? 5. Принцип роботи і будова вібратора. 6. Як визначається статичний момент дебаланса? 7. Як визначити амплітуду коливань вібромайданчика? 8. Як визначається потужність приводу вібромайданчика? 9. Якими параметрами характеризується режим роботи вібромай-данчика? СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Бауман В.А., Клушанцев Б.В., Мартынов В.Д. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций. - М.: Машиностроение, 1981. 2. Хмара Л.А., Кравець С.В., Нікітін В.Г і ін. Машини та обладнання промисловості виробництва будівельних матеріалів, виробів і конструкцій. Атлас конструкцій. - Рівне, 2006. 3. Сівко В. Й. Механічне устаткування підприємств будівельних виробів.: - Київ: ІСДО, 1994.

Page 66: 02-01-359 - ep3.nuwm.edu.uaep3.nuwm.edu.ua/9653/1/02-01-359.pdf4 Обладнання: пластинчастий живильник, плакати, вимірний інструмент

66

4. Назаренко І.І. Машини для виробництва будівельних матеріалів.Київ, КНУБА, 1999.-485 с. 5. Силенок Механическое оборудование придприятий строительних материалов изделий и конструкцй. - М.: Машиностроение, 1990. 6. Морозов М.К. Механическое оборудование заводов сборного железобетона. - Киев: Вища школа, 1977. 7. Назаренко І.І., Туманська О.В. Машини і устаткування підприємств будівельних матеріалів.- Київ “Вища школа”, 2004. 8. Федоров Г.Д., Иванов А.Н., Савченко А.Г. Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий из них. Харьков, Высшая школа, 1986.