Расчет роторного бетоносмесителя

     В общем случае момент (Н-м), необходимый для вращения лопасти:

            М = krbdr=kb()/2,

где k—коэффициент сопротивления движению лопасти, Н/м²;b—проекция ширины лопасти на плоскость, перпендикулярную направлению вращения, м; — радиусы наружной и внутренней кромок лопасти, м.

  Для роторных смесителей, у которых лопасти  размещаются на разных радиусах и  под разными углами, мощность двигателя (кВт)

     N =

     

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

8

где Ь_1, b₂,.. b_n — проекции ширины соответствующих лопастей, м; r_1в; r_2в.. rпн — радиусы наружных кромок лопастей, м, r_1В, r_2В, r_2В — радиусы внутренних кромок лопастей, м.

  В этих смесителях лопасти полностью  погружены в смесь, поэтому здесь  = 1. Коэффициент сопротивления движению лопасти в смеси зависит от состава смеси, содержания в ней воды и скорости движения лопасти.

  Исследованиями  К. М. Королева установлено, что с  увеличением содержания воды коэффициент сопротивления сначала возрастает, а затем уменьшается. Наибольшие сопротивления перемешиванию имеют место при отношении массы воды к массе цемента в интервале В/Ц = 0,3-0,4.

   При расчетах мощности следует принимать  значения коэффициентов сопротивления для наиболее тяжелых условий работы смесителя соответствующего типа. 

Зависимость коэффициента сопротивления  от водоцементного фактора:

1 — раствор; 2 — керамзитобетон; 3 — бетон с известняковым заполнителем; 4 — бетон с гранитным заполнителем

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

9

Коэффициент сопротивления движению бетонов и растворов

     Расчет  геометрических и  кинематических параметров роторных смесителей. Эффективность работы (с^-1) роторного смесителя К. М. Королевым предложено оценивать критерием

= (v_cр F_a)/V,

где v_cр — условная средняя скорость движения лопастей, м/с; F_a — активная площадь лопастей, равная сумме проекций поверхностей лопастей на плоскость, перпендикулярную направлению движения, м²; V— объем готового замеса, м³; - современных смесителей К = 0,5т- 0,6 с"¹.

     П = Z

            где – обьем загрузки смесителя, л; Z – колличество замесов за  час;  = 0,65 – коэфициент выхода раствора; = 0,80…0,85 – коэфициент испоьзования машини по времени.

     П = 1500 40

  Для обеспечения качественного перемешивания  условная средняя скорость лопастей не должна превышать критическую скорость, при которой центробежные силы, действующие на частицу, могут превышать силы трения, вследствие чего произойдет сегрегация компонентов смеси.

  Из  схемы видно, что частица не будет  отбрасываться к периферии при  условии равенства суммы сил трения fG и fQ силе инерции Р_и:

fG + fQ = Р_я.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

10

Сила  Q, действующая на частицу со стороны лопасти для обеспечения ее перемещения по днищу, Q = fG. 

Схемы к расчету роторных смесителей

Учитывая, что Р_и = , получаем

     fG +f²G = GP/g.

Откуда критическая  угловая скорость (с^-1)

кр < ,

где f — коэффициент трения смеси о лопасти [по данным научно-исследовательского института бетона и железобетона (НИИЖБ)  f = 0,40,5]; g— ускорение, м/с²; R — радиус, наиболее удаленный от оси вращения лопасти, м.

  Условная  средняя скорость движения (м/с) по рекомендациям К. М. Королева может приниматься:

 ср = .

  Оптимальные геометрические параметры смесителя  определяются в следующем порядке. Внутренний диаметр чаши (м)

D =

где h — высота слоя смеси в чаше принимается в зависимости от объема смесителя, м.

   Средний радиус вращения лопастей и диаметр стакана d (м):

R_cp d = 0,33D.

  

  

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

11

Суммарная активная площадь лопастей (м²).

Fак = Fi cos cos= V/v_cр

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

12

где Fi — натуральная поверхность отдельной лопасти, м²; a и  — угол установки лопасти в соответственно горизонтальной плоскости и вертикальной.

     D =

     Для смесителей емкостью 500…2000 h 0,13…0,2 м.

     Лопастной аппарат должен быть спроектирован  так, чтобы обеспечивалась интенсивная  циркуляция смеси, что достигается  изменением радиусов и углов а  и Р Положительные углы атаки должны чередоваться с отрицательными. Кромки предыдущих лопастей должны перекрывать кромки последующих.

Смесь удержится  на лопасти горизонтального смесителя при условии:

     Р_и < F + G sin а

     

Выразив в этой формуле центробежную силу Р_и силу трения F через силу тяжести частицы G, угловую скорость и радиус R получим: 

     Расчетными  параметрами роторных смесителей являються  продуктивность бетоносмесителя П; геометрические размеры – внутрений  диаметр чаши D, средний радиус оборота лопастей ; колличество лопастей n; угловая скорость ротора

Максимальный  диаметр чаши D зависит и высоты слоя смесителя в чаше  

   Подбор  состава бетонной смеси и расчет материалов на замес  бетономешалки

     Прочность и долговечность монолитных бетонных конструкций фундаментов напрямую зависят не только от качества применяемых  материалов, способа уплотнения бетонной смеси и условий выдерживания бетона, но, главным образом, и от рационального подбора состава  бетонной смеси, ее подвижности (жесткости) и дозировки материалов на замес  бетономешалки.

     Если  объем строительства находится  недалеко от бетонного завода (бетонного  узла), то лучше заказать доставку бетона нужной марки с определенной подвижностью и крупностью щебня. Транспортирование  бетонной смеси необходимо осуществлять автобетоносмесителями, которые не допускают потерю цементного молока, исключают попадание атмосферных осадков и прямое воздействие солнечных лучей, расслоение и нарушение однородности смеси.

      В большинстве случаев при «самострое» с помощью наемных рабочих или небольших строительных фирм, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется, а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.

     

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

13

Схема определения подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси 

     Конечно, в условиях строительной площадки невозможно выполнить весь комплекс работ по определению качественных характеристик  применяемых материалов: песка (удельный вес, объемная масса, пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности, содержание глинистых частиц и органических примесей и др.); щебня (объемная масса, прочность, влажность, объем пустот, загрязненность, содержание пластинчатых и игловатых зерен и др.); цемента (удельный вес и удельная поверхность, сроки начала и окончания схватывания, активность и др.); бетонной смеси (подвижность, прочность, объемная масса, водоотделение, водонепроницаемость и др.).