ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЯ ГРАВИТАЦИОННО-ПРИНУДИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
DEFINITION OF RATIONAL MODES CONCRETE MIXER GRAVITY-ENFORCEMENT ACTION
Емельянова И.А., Анищенко А.И., Стоянов Ф.А. (ХНУСА, г. Харьков, Украина)
Emeljanova I.A., Anishchenko A.I., Stoyanov F. A. (KNUBA, Kharkov, Ukraine)
Приведено описание конструкции опытно-промышленного образца бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия. Для эффективной эксплуатации машины определен диапазон рациональных технологических параметров рабочего процесса.
The description of the construction of pilot sample mixer gravitationally forced action. For the effective operation of the machine is defined range rational technological parameters of the working process.
Ключевые слова: бетоносмеситель, лопатка, корпус, вал, каскадный режим.
Keywords: concrete mixer, shoulder, torso, shaft, cascade mode.
В Харьковском национальном университете строительства и архитектуры на кафедре механизации строительных процессов был создан бетоносмеситель, объединяющий в себе положительные стороны гравитационного и принудительного способа перемешивания. Бетоносмеситель гравитационно- принудительного действия (рис. 1, 2) [1, 2, 3, 4] состоит из корпуса цилиндрической формы, на внутренней поверхности которого закреплены лопатки, установленные рядами по периметру вдоль всей его длины. В середине корпуса размещен горизонтальный вал с лопатками, которые закреплены на нем по винтовой линии. Корпус смесителя и лопастной вал вращаются в противоположных направлениях.
Корпус бетоносмесителя 6 (рис. 1) опирается на раму 13. К внутренней поверхности корпуса 6 прикреплены лопатки 12. В центре корпуса расположен горизонтальный вращающийся вал 7 с лопатками 11, который опирается на роликоопоры 10 с подшипниковыми узлами 9.
От электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 передается крутящий момент к редуктору 3. В свою очередь, от вала редуктора через муфту 4 крутящий момент передается к приводному валу и приводит в действие цепную передачу 5, цепь которой закреплена на внешней поверхности корпуса смесителя 6, что приводит его во вращение. Через другую клиноременную передачу начинает вращаться лопастной вал 7 с закрепленными на нем лопатками 11.
1 ‒ электродвигатель; 2 ‒ клиноременная передача; 3 ‒ червячный редуктор; 4 ‒ втулочно-пальцевая муфта; 5 ‒ цепная передача; 6 ‒ корпус; 7 ‒ вал; 8 ‒ крышка; 9 ‒ подшипниковые узлы; 10 ‒ роликоопоры; 11 ‒ лопатки вала; 12 ‒ лопатки корпуса; 13 ‒ рама бетоносмесителя
Рисунок 1 – Бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия, работающий в каскадном режиме
К корпусу бетоносмесителя 6 прикреплена крышка 13, которая перекрывает загрузочно-разгрузочное отверстие машины и, при необходимости, открывается или закрывается.
Такой бетоносмеситель может работать как самостоятельная машина, так и в технологических комплектах оборудования различной производительности и назначения.
Для определения рациональных режимов работы бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия был использован метод планированного эксперимента [5, 6]. Характеристиками работы бетоносмесителя являются: прочность контрольных образцов бетона на сжатие, его производительность, затраты мощности на приготовление бетонной смеси. Для исследований бетоносмесителя взяты следующие факторы: частота вращения корпуса и лопастного вала, схема установки лопаток на корпусе и на горизонтальном валу, водоцементное отношение, время перемешивания, коэффициент заполнения объема смесителя бетонной смесью.
На основании полученных уравнений регрессий, построены графические зависимости, которые представлены на ниже приведенных рисунках.
Графические зависимости 1 ‒ 3, представленные на рис. 2, 3, свидетельствуют о росте исследуемых показателей работы машины с ростом частоты вращения корпуса и лопастного вала, величины которые не должны превышать критическую величину.
Графические зависимости 1 ‒ 3 (рис. 4) дают возможность определить рациональный диапазон затрат времени на перемешивание бетонной смеси. При этом, начиная при времени перемешивания t более 65 с. наблюдается снижение прочностных показателей бетона, что связано с началом расслаивания приготовленной бетонной смеси и увеличением затрат мощности.
Согласно графикам рис. 5 с увеличением водоцементного отношения показатели прочности контрольных образцов бетона (график 1) рис. 5 и мощность на ее приготовление (график 3) рис. 5 уменьшаются, а производительность несущественно увеличивается (график 2) рис. 5.
|
|
|
|
nв = 55 мин-1; Кз = 0,5; t = 75 с; В/Ц = 0,45 Рисунок 2 ‒ Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от частоты вращения корпуса бетоносмесителя |
nк = 16 мин-1; Кз = 0,5; t = 75 с; В/Ц = 0,45 Рисунок 3 ‒ Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от частоты вращения вала бетоносмесителя |
|
|
|
|
nк=16 мин-1; nв= 55 мин-1; Кз = 0,5; В/Ц = 0,45 Рисунок 4 ‒ Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от времени приготовления бетонной смеси |
nк = 16 мин-1; nв = 55 мин-1; Кз=0,5; t=75 с Рисунок 5 ‒ Зависимости показателей эффективности работы бетоносмесителя от водоцементного отношения |
Характер графических зависимостей рис. 5 свидетельствует о том, что бетоносмеситель гравитационно-принудительного действия более эффективно работает на малоподвижных бетонных смесях, что подтверждают прочностные показатели бетона.
При этом, можно констатировать, что характер кривых, представленных на рис. 2 ‒ 5, свидетельствует о том, что выбранные диапазоны варьирования исследуемыми параметрами, которые определяют рабочий процесс перемешивания в смесителе (рис. 1), выбраны близкими к рекомендуемым, которые получены в результате проведенных исследований. Кроме того, численные значения графических зависимостей затрат мощности и производительности, найденные экспериментальным путем, практически совпадают с результатами теоретических зависимостей [7]. Расхождение составляющей не более 3…5 % (рис. 4, 5).
Таким образом, наилучшие показатели работы бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия, согласно приведенным графическим зависимостям достигнуты при следующих диапазонах рабочих параметров:
– частоте вращения корпуса nк = 18…20 мин-1;
– частоте вращения лопастного вала nв = 60…65 мин-1;
– времени на приготовление бетонной смеси t = 65…70 с;
– водоцементном отношении В/Ц = 0,36..0,4.
Выводы:
1. Раскрыты конструктивные особенности нового бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия.
2. Найдены рациональные диапазоны рабочих параметров машины, которые позволяют эксплуатировать её с наибольшей эффективностью.
Список использованных источников
1. Емельянова И. А., Доброходова О. В., Анищенко А. И. Современные строительные смеси и оборудование для их приготовления. – Х.: Тимченко, 2010. – 146 с.
2. Емельянова И. А., Анищенко А. И., Евель С. М., Блажко В. В., Доброходова О. В., Меленцов Н. А. Бетоносмесители, работающие в каскадном режиме. – Харьков: Тим Паблиш Груп, 2012. – 146 с.
3. Емельянова И. А., Анищенко А. И. Определение минимальной частоты вращения корпуса бетоносмесителя гравитационно-принудительного действия на момент схода частиц бетонной смеси с лопаток. // Механизация строительства. ‒ 2012. – № 1. – С. 2 – 5.
4. Емельянова И. А., Блажко В. В., Анищенко А. И., Доброходова О. В. Analysis of the operation of concrete mixer with gravitational and forced action. // Proceedings «HEAVY MACHINERY – HV 2011» ‒ The seventh international triennial conference: ‒ Kraljevo, Serbia. – 2011. – Session B: S. 11 – 14.
5. Бондарь А. Г., Статюха Г. А. Планирование эксперимента в химической технологи. – К.: Вища школа, 1976. – 184 с.
6. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии: Учеб. Пособоие для химико-технических вузов. ‒ М.: Высш. iкола, 1978. ‒ 319 с.
7. Ємельянова І. А., Аніщенко А. І. Визначення основних показників роботи технологічного комплекту обладнання, що складається з бетонозмішувача гравітаційно-примусової дії та стрічково-скребкового живильника. – Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво – Вип. 1 (31) – Полтава: ПолтНТУ, 2011. – С. 29 – 35.