Механическое оборудование предприятий стройиндустрии

МИНИСТЕРСТВО образования РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

"Белорусский Государственный Университет Транспорта"

Кафедра "Строительное производство"

"Механическое оборудование предприятий стройиндустрии"

2011

Содержание

Введение

. Назначение, устройство и принцип действия бетоноукладчика

2. Расчёт основных параметров бетоноукладчика

2.1 Определение силы сопротивления и мощности привода при передвижении бетоноукладчика

2.2 Определение мощности привода бетоноукладчика

2.3 Определение объёмной производительности ленточного питателя

2.4 Определение мощности привода ленточного питателя

3. Назначение, устройство и принцип действия вибрационной площадки

4. Расчёт основных параметров вибрационной площадки

4.1 Нахождение общей вибрируемой массы

4.2 Нахождение геометрических размеров вибровозбудителей

5. Техника безопасности

Список литературы

Введение

Бетоноукладчик - применяется на заводах железобетонных изделий и служит для укладки бетона в формы.

Вибрационная площадка - наиболее распространённая машина, применяемая для уплотнения бетонной смеси при изготовлении железобетонных изделий.

В современном строительстве уплотнение бетонной смеси производиться вибрированием, прессованием и центрифугированием. Наибольшее распространение получило вибрирование ввиду простоты оборудования.

При вибрировании энергия колебаний, переданная частицам, разрушает структурные связи между ними и уменьшает силы внутреннего трения, в результате смесь становится более текучей, хорошо заполняет форму и происходит её самоуплотнение. При этом из смеси удаляется часть воздуха.

В данном курсовом проекте изложены основные принципы работы бетоноукладчика и вибрационной площадки, а также расчёт их основных параметров и техника безопасности при работе с данными машинами.

1. Назначение, устройство и принцип действия бетоноукладчика

Бетоноукладчик предназначен для укладки в форму и разравнивания бетонной смеси при изготовлении многопустотных панелей перекрытия и других железобетонных изделий. Бетоноукладчик состоит из рамы-портала, бункера, питателя, привода питателя, привода заслонки, устройства для водного орошения, механизма подъёма с воронкой, пневмосиситемы и электрооборудования.

Рама представляет собой сварную конструкцию портального типа. В нижние балки боковин рамы встроены приводные и ходовые колёса. На раме смонтирован привод передвижения бетоноукладчика. Бункер с питателем прикреплен к кронштейнам рамы опорными швеллерами. Снизу к бункеру подвешен наклонно под углом 5…8° ленточный питатель. Наклонная подвеска питателя обеспечивает стекание цементного молока и частичек бетонной смеси, проникающих на наружные кромки ленты питателя.

Для повышения качества нижней поверхности изделия в конструкции бетоноукладчика предусмотрено устройство для водного орошения. Оно состоит из корпуса с разбрызгивающим устройством и шланга, который подсоединяется к водопроводу около поста формования. К корпусу присоединён рычаг, который с помощью пружины перекрывает отверстие для воды. При нажатии на рычаг отверстие открывается, и оператор орошает поддон водой.

Воронка поднимается с помощью пневмопривода и тросовой подвески.

Воронка бункера открывается и закрывается с помощью пневмоцилиндра, подвешенного к бункеру.

Бетоноукладчиком управляют с пульта, установленного на площадке оператора.

Для укладки бетонной смеси в формы применяют различные бетоноукладчики. Бетоноукладчик с винтовым питателем предназначен для укладки бетонной смеси в формы при производстве железобетонных труб методом гидропрессования. Он состоит из сварной рамы, установленной на трёх колёсах. На раме смонтирован бункер, к нижней части которого прикреплён питатель. Вращение валу питателя сообщается четырёхскоростным двигателем через двухступенчатую коробку передач, цепную и клиноремённую передачи. Перемещают бетоноукладчик от одной формы к другой вручную. Бункер бетоноукладчика загружается из бадьи, подаваемой мостовым краном, в любом месте формовочного цеха.

При изготовлении преднампряжённых конструкций на стендах транспортирование и выдача бетонной смеси осуществляется бетоноукладчиками с поворотным ленточным питателем, которые могут обслуживать одновременно два стенда. Бетоноукладчики с ленточными питателями получили наибольшее распространение на заводах железобетонных изделий.

Ленточный питатель бетоноукладчика состоит из ленточного питателя, бункера с копильником, шибера с приводом. Ленточный конвейер по ширине перекрывает всю форму. Копильник, расположенный над ленточным питателем, преднозначен для выравнивания и профилирования выдаваемого бункера слоя бетонной смеси. Поскольку высота щели бункера больше высоты выходной щели копильника, в последнем образуется подпор, обеспечивающий постоянную толщину выдаваемого слоя материала независимо от степени заполнения бункера. Бетоноукладчик с ленточными питателями, разравнивающими и заглаживающими устройствами, применяют при конвейерном и поточно-агрегатной схемах производствах железобетонных изделий. Бетоноукладчик с ленточным питателем предназначен для распределения бетонной смеси по всей площади изделия. Он применяется на заводах, работающих по поточно-агрегатной схеме и изготавливающих многопустотные панели, ригели, лестничные площадки и другие изделия. Бетоноукладчик состоит из сварной рамы, опирающейся на четыре колеса, два из которых приводные. На раме жёстко укреплён бункер, к нижней части которого подвешен ленточный питатель. Передняя стенка бункера, шибер и две боковые поворотные стенки образуют копильник. Размер выходной щели копильника регулируется шибером, управляемым вручную. Привод шибера состоит из штурвала, винтовой передачи и системы рычагов. Привод передвижения бетоноукладчика состоит из двухскоростного электродвигателя, двухступенчатого цилиндрического редуктора с двумя выходными концами и цепных передач. Ведущие звёздочки укреплены на ходовых колёсах. Ленточный питатель представляет собой раму, на которой смонтированы ведущий и натяжной барабаны. На барабаны натянута бесконечная транспортёрная лента шириной 1400мм. Верхняя ветвь транспортёрной ленты опирается на металлический лист. Привод питателя состоит из электродвигателя, редуктора, цилиндрической зубчатой передачи.

При конвейерной схеме производства применяют бетоноукладчики с ленточными питателями, принципиально не отличающимися от рассмотренных выше. Бетоноукладчик с поворотным ленточным питателем состоит из сварной опорной тележки, поворотной платформы и ленточного питателя. Тележка имеет четыре ходовых колеса, два из которых приводные. На ней установлен привод передвижения бетоноукладчика, привод поворота платформы. Привод передвижения бетоноукладчика состоит из электродвигателя, клиноремённой передачи, двухступенчатого цилиндрического редуктора и зубчатых передач, ведомые шестерни которых укреплены на ходовых колёсах. Поворот платформы осуществляется лебёдкой, работающей от электродвигателя червячный редуктор. Поворотная платформа состоит из металлической сварной рамы, на которой подвешен приёмный бункер с вибратором. На раме поворотной платформы установлены также привод питателя, привод подъёма стрелы питателя и пульт управления. На кронштейнах рамы шарнирно подвешена стрела ленточного питателя осуществляется лебёдкой с приводом, состоящим из электродвигателя и червячного редуктора. Бетоноукладчик загружают из самоходного бункера.

2. Расчёт основных параметров бетоноукладчика

2.1 Определение силы сопротивления и мощности привода при передвижении бетоноукладчика

Сила сопротивления передвижения бетоноукладчика по рельсовому пути (Н) вычисляется по формуле:

где: - вес бетоноукладчика,  - вес смеси.

- коэффициент трения-качения колёс бетоноукладчика, принимаем .

 - диаметр колёс. ,  - коэффициент трения, цапф колёс. .

- диаметр, цапф колёс. .

- коэффициент, учитывающий трение рёбер колёс о рельсы. .

2.2 Мощность привода бетоноукладчика

,

где:  - максимальная скорость передвижения загруженного бетоноукладчика , - КПД передачи привода. .

2.3 Объёмная производительность ленточного питателя бетоноукладчика

,

где: - ширина ленты питателя.

- толщина слоя материала на ленте. .

- скорость ленты питателя .

Массовая производительность ленточного питателя :

,

где - плотность бетонной смеси. .

2.4 Определение мощности привода ленточного питателя, как сумма трёх составляющих

Мощность для преодоления трения ленты питателя о поддерживающий металлический лист, воспринимающий силу тяжести бетона в бункере.

,

где: - сила трения ленты о поддерживающий лист.

,

Н

где: - коэффициент трения резиновой ленты о сталь. .

- сила активного давления бетона на ленту, .

где: - площадь активного давления,

где: - ширина и длина отверстия бункера. .

;

- давление бетона на ленту.

где: - удельный вес бетона. .

- гидравлический радиус, который определяет отношение площади отверстия бункера к его периметру.

 - коэффициент внутреннего трения, соответствующий углу

естественного откоса бетона. .

- коэффициент подвижной бетонной смеси.

Определяем мощность для преодоления сопротивления, вызываемого трением бетона о неподвижные борта питателя.

где: - сила трения бетона о борта питателя.

Для двух бортов:

где: - коэффициент трения бетона по стали. .

- сила бокового давления на борта.

где: - площадь одного борта.

где - рабочая высота бортов равная высоте бетона на ленте.

- длина бортов, принимаемая равной длине питателя.

- боковое давление на борт.

Мощность, требуемая для транспортировки бетонной смеси по ленте.

где - сила сопротивления перемещения бетонной смеси по ленте.

где- приведённый коэффициент сопротивления ролика опор лен ты питателя. .

- длина питателя.

Так как

; ,

где - ускорение свободного падения.

Подставив в формулу для сопротивления для определения мощности , получим мощность:

привод бетоноукладчик питатель вибрационный

Общая мощность электродвигателя привода ленточного питателя:

где - коэффициент запаса мощности. .

- КПД передачи привода. .

Из полученных расчётов из справочной литературы[3,стр 212.] выбираем бетоноукладчик 7151/3СА c техническими характеристиками :

Ширина колеи, м - 4,5 м.

Число бункеров - 3.

Вместимость бункеров,  -4,9.

Ширина ленты питателей, м- 3,6.

Скорость передвижения, м/мин - 0,027-0,16м с.

Установленная мощность, кВт - 22,2.

Габаритные размеры, м:

длина - 4,96.

ширина - 5,98.

высота - 3.

Масса - 17,565 т.

3. Назначение, устройство и принцип действия вибрационной площадки

Вибрационная площадка представляет собой установленные вдоль общей оси две виброплощадки с тремя виброблоками в виде поперечных столов с двумя вибровалами. Каждый вибровал имеет свой привод. Виброблоки опираются на стационарные рамы через систему упругой подвески. Электродвигатели приводов расположены по противоположным краям воброплощадки. Форма устанавливается на опорные элементы с резиновыми прокладками. Система упругой подвески блоков обеспечивает ударный режим работы.

По характеру колебаний бывают вибрационные площадки с круговыми гармоническими колебаниями, направленными горизонтальными гармоническими колебаниями, направленными вертикальными гармоническими колебаниями, негармоническими ударно-вибрационными колебаниями. По типу вибраторов различают вибрационные площадки: с дебалансными бегунами, электромагнитными и гидравлическими вибраторами.

Для крепления формы к раме вибрационных площадок применяют механические, электромагнитные и пневматические устройства.

Вибрационные площадки с круговыми гармоническими колебаниями состоят из вибрируемой рамы, дебалансного вала, вибраторов, опорных рам и электродвигателя. Вибрируемая рама опирается через пружины на опорные рамы. Валы вибраторов соединены между собой гибкими муфтами. Вращение вибраторам сообщается от электродвигателя через клиноременную передачу. Электродвигатель смонтирован на поворотной раме, что обеспечивает регулировку натяжения ремней. Вибрируемая рама представляет собой сварную конструкцию из двух продольных двутавровых балок и стального листа. Отверстия в верхней части рамы предназначено для монтажа и демонтажа вибраторов. Вибраторы смонтированы в подшипниках, установленных на вибрируемой раме. Каждый из вибраторов представляет собой вал, на котором укреплены два дабаланса. Вал опирается на подшипники, установленных в корпусах. Валы вибраторов соединены гибкой муфтой, закреплённой зажимами. При работе с вибрационными площадками с круговыми колебаниями происходит частичное смещение бетонной смеси из-за появления дополнительных вращающих колебаний. Вследствие этого вибрационные площадки с круговыми гармоническими колебаниями применяются весьма ограничено.

Направленные гармонические колебания в вибрационных площадках создаются двумя вибраторами, установленные в одной горизонтальной или вертикальной плоскости и вращающиеся в разных направлениях. В вибрационных площадках с направленными колебаниями оба вибратора должны работать синхронно и синфазно. На вибрационных площадках небольшой грузоподъемности с жёсткой рамой дебалансные валы установлены на небольшом расстоянии один от другого в одной горизонтальной плоскости.

Вибрационные площадки с направленными вертикальными колебаниями изготовлены из отдельных унифицированных узлов: виброблоков, вибраторов, электромагнитов, муфт и т.п. Вибрационные площадки состоят из следующих основных узлов: вибрируемой рамы, фундаментной рамы, синхронизатора и электродвигатнля. Вибрируемая рама через опорные пружины опирается на фундаментную раму. Вибрируемая и фундаментная рамы - сварные изготавливаемые из стольного проката. На вибрируемой раме установлены два сдвоенных вибратора соединенных между собой и с синхронизатором промежуточными валами с эластичными муфтами. Электродвигатель и синхронизатор располагаются на отдельной фундаментной раме. В верхней плоскости вибрируемой рамы есть два отверстия, закрываемые двумя фактурами, обеспечивающие монтаж и демонтаж вибраторов. Для крепления формы к вибрируемой раме на ней установлены восемь клиновых зожимов.

Вибрационные площадки с направленными вертикальными колебаниями преднозначены для формования железобетонных изделий.

Вибрационная площадка состоит из трёх отдельно расположенных в два ряда вибраторов, четырёх синхронозаторов и четырёх электродвигателей.

Для крепления форм в вибрационных площадках применяются сдвоенные электромагниты постоянного тока. Он получает питание от сети через селеновые выпрямители или от генератора постоянного тока небольшой мощности. В последнее время на заводах железобетонных изделий стали применять вибрационные площадки с направленными горизонтальными колебаниями. Эти вибрационные площадки отличаются от рассматриваемых выше тем, что вибратор крепится непосредственно к вибрируемой раме, а через прущинные ограничители. Существуют вибрируемые и виброударные площадки с горизонтальными направленными колебаниями. У вибрируемых площадок частота вынужденных колебаний должна быть меньше частоты собственных колебаний.

4. Расчёт основных параметров виброплощадки

Расчётная схема виброплощадки:

где: - вынуждающая сила дисбаланса.

- центробежная реактивная сила вибровозбудителя.

- частота вращения. .

- амплитуда. .

- вибрируемая масса

- расстояние от центра тяжести дебаланса до центра корпуса вибровозбудителя.

.1 Находим общую вибрируемую массу

где: - масса изделия с арматурой и закладными деталями.

- масса формы.

- масса рамы или блоков виброплощадки.

- коэффициент присоединения массы бетона, участвующий в колебаниях. .

При проектных работах можно принять:

,

где: - грузоподъёмность виброплощадки.

Кроме того, для блочной виброплощадки:

.2 Геометрические размеры центробежных вибровозбудителей (дебалонсов), вибрационных машин определяют по формуле

Сначала находим статический момент дебаланса:

где  - масса неуравновешенной части дебаланса, кг

- расстояние от оси вращения до центра тяжести

неуравновешенной части дебаланса, м

- коэффициент усиления амплитуды колебания.

- угол сдвига фаз между направлениями линии оси вынужденной силы  и перемещения виброплощадки.

Коэффициент усилия амплитуды  зависит от частот вынужденных и собственных колебаний системы:

= = -1,01

;

где: -частота вынужденных колебаний виброплощадки, , принимаем равным .

 -частота собственных колебаний, .

где - жёсткость пружины виброплощадки.

Задаваясь значениями величин  и примем для резонаторского режима  находим значение статического момента дебаланса:

Статический момент одного дебаланса:

,

где: - масса одного дебаланса, - число дебалансов.

Задаваясь конструктивными размерами дебаланса, определяют расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса r, его массу m и толщину ld.

Для дебаланса имеющего вид части кругового кольца

Размер дебаланса рекомендуется принимать в пределах:

; .

; .

Для дебаланса цилиндрической формы, т.е. выполнен в виде эксцентрика:

 =

Масса деболансов:

Масса дебаланса:

Толщина дебаланса:

где - площадь фигуры для эксцентрикого дебаланса .

- плотность материала дебаланса. .

Затем определяем конструктивные размеры опорных пружин виброплощадки:

,

Откуда:

,

Так как ; , то

Жёсткость одной пружины:

,

где: - число пружин.

Определяем частоту свободных колебаний, :

,

.

Определяем число витков пружин:

;

где - модуль сдвига деталей.

- диаметр проволоки пружины.

 - диаметр пружины.

Приемлемое число витков подбираем, соблюдая условие: .

Общее число витков пружин обычно принимают с учётом дополнительных крайних поджатых витков.

Сила притяжения электромагнитов виброплощадки, :

,

где - коэффициент запаса.

- вынуждающая сила.

.

Вычисляем мощность необходимую для уплотнения бетонной смеси:

Мощность для преодоления трения в подшипниках качения вала дебалансов:

,

где - диаметр беговой дорожки внутреннего кольца подшипника качения.

- сила трения в подшипниках качения.

- приведённый коэффициент.

 - вынужденная сила:

Следовательно:

Суммарная расчётная мощность электродвигателя:

где: - КПД привода.

5. Техника безопасности

При работе с вибрационными площадками для защиты от общих вибраций на полах рабочего места необходимо пользоваться виброобувью, а для защиты от местных вибраций передающихся на руки - виброрукавицами. Пуск и остановку вибратора должен производить только оператор. Место расположения пульта должно быть удобным для обзора всей зоны работы. К работе с вибрационными площадками допускаются лица прошедшие специальное обучение и получившие допуск. При работе на вибрационных площадках величина вибрации пола на рабочем месте не должна превышать норм, регламентированных ГОСТ 12.1.012-90.

Запрещается во время работы стоять на вибрационной площадке или форме, находящейся на ней. Соблюдение правил условий эксплуатации машин и введение технологических процессов, использование машин только в соответствии с их назначением, предусмотрены нормативными документами.

Вибробезопасность труда на предприятиях должна обеспечиваться:

поддержанием технологического состояния машин, параметров технологических процессов и элементов производственной среды на уровне предусмотренным нормативными документами, своевременным проведением планового и предупредительного ремонта машин.

совершенствование режимов работы машин и элементов производственной среды, исключение контакта рабочих с вибрируемыми плоскостями за пределами рабочего места или зоны введения ограждений, предупредительных знаков, использование предупредительных надписей, окраски, сигнализаций, блокировки и т.п.

улучшением условий труда.

применение средств индивидуальной защиты от вибрации.

введением соблюдения режимов труда и отдыха в наибольшей мере снижение неблагоприятного воздействия вибрации на человека.

санитарно-профилактические и оздоровительные мероприятия.

При недостаточности этих норм должны использоваться методы и средства борьбы с вибрацией в источнике и на путях её распространения по ГОСТ 26568.

Включать бетоноукладчик разрешается после удаления людей из зоны перемещения. Разравнивать смесь в форме допускается только после удаления бетоноукладчика с зоны укладки бетона. Рельсы путей бетоноукладчика должны быть заземлены. Нельзя приступать к работе, не убедившись в полной исправности агрегата. Место расположения пульта должно быть удобным для обзора всей зоны работы. Концевые включатели должны быть исправными. Машинист бетоноукладчика должен находиться на своём рабочем месте, управлять ходом машины, работой людей, состоянием гидрошлангов и их соединений, а также за температурой и давлением масла в гидросистемах. Во время работы рельсовых бетоноукладчиков запрещается становиться на вибробрус, а также класть на них инструмент и другие предметы. При остановке бетоноукладчика на участках с продольным уклоном необходимо установить на рельс-формы тормозные башмаки для предупреждения самопроизвольного движения машины. При укладке бетонной смеси со скользящими формами посторонние должны находиться на расстоянии не менее 5 метров от работающей машины.

Список литературы

1.       В.Д. Мартынов, Н.И. Алёшин, Б.П. Морозов. Строительные машины и монтажное оборудование - М.: Машиностроение, 1990.

2.       А.М. Щемелов, С.Б. Партнов, Л.И. Белоусов. Строительные машины и средства малой механизации. - Мн.: Дизайн Про, 1998.

.        Сапожников. Справочник по оборудованию предприятий стройиндустрии.

.        Машины и оборудование для производства сборного железобетона. Отраслевой каталог. - М., 1990.

.        Строительные машины. Т. 2. Оборудование для производства строительных материалов и изделий. / Под ред. Горобца. - М.: Машиностроение, 1991.