Раздел 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАБОТЫ ТРЕХВАЛЬНОГО БЕТОНОМЕСИТЕЛЯ
2.1. Обоснование конструктивной и расчетной схемы
трехвального бетоносмесителя
однородность бетонной смеси - одно из главных, регламентируемых условий ее
приготовления. Поэтому создание эффективных машин для получения такой смеси
является актуальной задачей.
Наибольшее распространение в промышленности строительных материалов получило
перемешивание с использованием механической энергии от внешнего источника.
Представителями таких машин являются двухвальные смесители, которые
предназначены для приготовления строительных смесей различной подвижности.
Существенным недостатком работы действующих бетоносмесителей является их низкая
усреднительная способность как на макроуровне, так и на микроуровне. В
существующих двухвальных смесителях рабочие органы совмещают две функции:
перемешивание и транспортирование бетонной смеси от места загрузки до выхода.
Это приводит к тому, что смеситель работает по принципу, близкому к вытеснению,
и перемешивание происходит, в основном, в поперечном сечении, т.е. объем, в
котором происходит интенсивное перемешивание, составляет незначительную часть
смесителя, чем и объясняется его низкая усреднительная способность на
макроуровне. низкая усреднительная способность на микроуровне объясняется тем,
что в таких машинах не происходит достаточное разрушение мелких агломератов,
состоящих из частиц растворной составляющей.
Для повышения эффективности работы бетоносмесителей необходимы принципиально
новые подходы к созданию этих машин. Для этого предлагается конструкция
бетоносмесителя, рабочий орган которой содержит три горизонтальных вала (Рис.
2.1) [58]
- два вала предназначены для перемешивания и оснащены лопатками, которые должны
обеспечить трехконтурное движение материала в смесителе и разрушение мелких
агломератов из частиц растворной составляющей;
- третий вал обеспечивает, с одной стороны, транспортирование материала к
разгрузочной части смесителя; с другой стороны, участвует в организации
трехконтурного движения материала в смесителе, что должно привести к
многократному увеличению рабочего объема, в котором происходит интенсивное
перемешивание, вплоть до полного объема смесителя.
Для использования гравитационных сил и интенсификации многоконтурного движения
частиц бетонной смеси в каскадном режиме валы установлены под углом b на
различных уровнях [46, 48].
Трехвальный бетоносмеситель и электродвигатель 1 установлены на сварной раме
10. От вала электродвигателя 1 крутящий момент через клиноременную передачу 2
передается на вал цилиндрического двухступенчатого редуктора 3. Вал редуктора с
приводным валом смесителя соединен посредством втулочно-пальцевой муфты.
Передача крутящего момента от шнекового (приводного) вала 6 на остальные валы
осуществляется с помощью открытой зубчатой передачи 4. Опорами валов являются
подшипниковые узлы, которые закреплены на торцевых стенках смесителя болтовыми
соединениями. Лопасти валов установлены по винтовой линии и зафиксированы на
валах с помощью пружинных шайб и гаек. Корпус смесителя в верхней части оснащен
крышкой, на которой имеется бункер 5 для подачи сухих компонентов бетонной
смеси. В нижней части корпуса имеется разгрузочный патрубок 9, оснащенный
заслонкой.
Смеситель работает следующим образом. Отдозированные сухие компоненты бетонной
смеси цемент, песок и щебень подаются в I –ую зону бетоносмесителя 8 через
загрузочный бункер 5, подхватываются лопастями верхнего вала 7 и частично
перемешиваясь, попадают в область действия шнекового вала 6, откуда компоненты
смеси вовлекаются в зону действия нижнего лопастного вала 7ґ благодаря
лопаткам, закрепленных на нем. Кроме радиального перемещения, частицы сухой
бетонной смеси совершают продольное перемещение в сторону разгрузочного
патрубка смесителя. Во II-ую зону смесителя подается вода и в результате
вращения всех трех валов 6, 7, 7ґ происходит окончательное перемешивание
составляющих компонентов смеси по пересекающимся круговым траекториям в
горизонтальной и вертикальной плоскостях. Разгрузка готовой смеси
осуществляется лопастным валом 7ґ через разгрузочный патрубок 9 (Рис. 2.1
а,б).
а)
б)
Рис. 2.1 Конструктивная схема трехвального бетоносмесителя
а) трехвальный бетоносмеситель; б) размещение валов в корпусе смесителя
1. двигатель? 2. клиноременная передача? 3. редуктор? 4. открытая зубчатая
передача? 5. загрузочный бункер? 6. шнековий вал? 7,7?. верхний и нижний
лопастные валы? 8. корпус бетоносмесителя; 9. разгрузочный патрубок?
I – зона перемешивания сухих компонентов бетонной смеси;
II – зона приготовления бетонной смеси с заданным водоцементным отношением;
Оборудование защищено патентом Украины №74444 [58] и является победителем
Всеукраинского конкурса «Винахід-2006» в номинации «Строительство».
2.2. Особенности подачи компонентов бетонной смеси в смеситель
Смеситель рассматривается как рабочая емкость, где аккумулируются компоненты
бетонной смеси. Разнообразие физических, физико-химических, механических,
гидродинамических и прочих факторов, воздействующих на эти компоненты,
приводит к тому, что компоненты в рабочем объеме смесителя распределяются
неравномерно. Это сказывается на характеристиках бетонной смеси, выходящей из
смесителя. Для оценки этой неравномерности используем функцию распределения
содержания компонента во времени.
Модель идеального перемешивания, которая принимается на первом этапе
исследований, характеризуется тем, что содержание компонентов во всех точках
рабочего пространства смесителя и на выходе из него одинаково [50]
- Київ+380960830922