Расчет роторного бетоносмесителя

     Выбор подвижности бетонной смеси зависит  от вида конструкции. Например, для  бетонных набивных свай O.K. ~4-5 см, для густоармированных плит перекрытий и монолитных фундаментных столбов O.K. = 6-8 см и т.д. В каждом случае учитываются конструктивные особенности элементов, густота армирования, воспринимающие элементом нагрузки, марка бетона и используемые фракции (размеры крупного заполнителя - щебня, гравия). 

Расчет  расхода материалов на один замес бетономешалки 

В зависимости  от объема бетонных работ на строительных объектах используются в основном бетоносмесители гравитационного типа емкостью от 60 до 3000 л. Для расчета расхода материалов на один замес примем бетономешалку с емкостью смесительного барабана (Vб) 1200 л. Производственный расход материалов на 1 м3 бетона следующий: 

     Цпр - 312 кг, Впр - 153 л, Ппр - 612 кг, Щ - 1296 кг.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

21

Объемный  вес влажных песка и щебня  принят 1,6 и 1,495 кг/л соответственно, объемный вес цемента 1,3 кг/л, щебень применяется двух фракций: 40% щебня  крупностью 10-20 мм и 60% щебня крупностью 20-40 мм. Вычислим расход материалов на один замес. Для этого определим коэффициент выхода бетонной смеси: 

β = 1000/(Vц+Vп+Vщ) = 1000/((Цпр/Vоб.ц)+(Ппр/Vоб.п)+(Щпр/Vоб.щ))

β = 1000/((312/1,3)+(612/1,6)+(1296/1,495)) = 0,672 

Расходы материалов на один замес бетономешалки: 

цемента Ц = (Vб*β/1000)*Цпр

Ц = (1200*0,672/1000)*312 = 0,806*312 = 252 кг

воды В = (Vб*β/1000)*Впр

В = 0,806*153 = 123,4 л

песка П = (Vб*β/1000)*Ппр

П = 0,806*612 = 493 кг

щебня Щ = (Vб*β/1000)*Щпр

Щ = 0,806*1296 = 1044 кг, в том числе:

Щ10-20 = 1044*40/100 = 436 кг

Щ20-40 = 1044*60/100 = 626 кг 

Расчет  на статическую прочность

Размеры: l1 = 60 мм; d1 = 70 мм; l2 = 10 мм; d2 = d3 = d4 = 65 мм; l3 = 80 мм; l4 = 160 мм; l5 = 80 мм; d5 = 68 мм; l6 = 70 мм; d6 = 65 мм;

Нагрузки:

Окружная  сила Ft = 5000 Н;

Радиальная  сила Fr = 4500 Н;

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

22

Осевая  сила Fa = 3000 Н;

Передаваемый  момент Т = 25 Н∙м;

Свойства  материала:

σт = 540 МПа;

τт = 290 МПа;

Теоретическая часть:

     Расчет  на статическую прочность. Проверку статической прочтности выполняют в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например, при пуске, разгоне, реверсировании, торможении, срабатывании предохранительного устройства). [1, стр. 165]

     Величина  нагрузки зависит от конструкции  передачи (привода). Так при наличии  предохранительной муфты величину перегрузки определяет момент, при котором эта муфта срабатывает. При отсутствии предохранительной предохранительной муфты возможную перегрузку условно принимают равной перегрузке при пуске приводного электродвигателя. [1, стр. 165]

     В расчете используют коэффициент  перегрузки Kп = Tmax/T, где Tmax - максимальный кратковременный действующий вращающий момент (момент перегрузки); T - номинальный (расчетный) вращающий момент. [1, стр. 165]

     Коэффициент перегрузки выбирается по справочной таблице 24.9 [1]. Для выбранного двигателя:

     Kп = 2.4 .

В расчете  определяют нормальные σ и касательные  τ напряжения в рассматриваемом  сечении вала при действии максимальных нагрузок:

     σ = 103Mmax/W + Fmax/A; τ = 103Mкmax/Wк,

     

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

23

где  Mкmax = Tmax = KпT - крутящий момент, Н∙м; Fmax = KпF - осевая сила, Н; W и Wк - моменты сопротивления сечения вала при расчете на изгиб и кручение, мм3; A - площадь поперечного сечения, мм2. [1, стр. 166]

     Частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям (пределы  текучести σт и τт материала см. табл. 10.2[1]) [1, стр. 166]:

     Sтσ = σт/σ; Sтτ = τт/τ.

     Общий коэффициент запаса прочности по пределу текучести при совместном действии нормальных и касательных  напряжений [1, стр. 166]

     Статическую прочность считают обеспеченной, если Sт ≥ [Sт], где [Sт] = 1,3...2 - минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести (назначают в зависимости от ответсвенности конструкции и последствий разружения вала, точности определения нагрузок и напряжений, уровня технологии изготовления и контроля). [1, стр. 166]

     Моменты сопротивления W при изгибе, Wк при кручении и площадь A вычисляют по нетто-сечению для вала с одним шпоночным пазом [1, стр. 166]:

W = πd3/32 - bh(2d-h)2/(16d);

Wк = πd3/16 - bh(2d-h)2/(16d);

A = πd2/4 - bh/2.

     При расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и моменты  валу на середине своей ширины. [1, стр. 164]  

Длины участков для расчетных схем вала:

L1 = 80 мм; L2 = 240 мм; L3 = 75 мм.

Расчетная схема вала для построения эпюры  Mx:

 Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

24

 

Эпюра Mx:

  
 
 
 
 

Расчетная схема вала для построения эпюры  My:

 

Эпюра My:

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

25

 

Расчетная схема вала для построения эпюры N:

Эпюра N (осевые факторы):  

Расчетная схема вала для построения эпюры  Mкр:

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

26

 

Эпюра Mкр:

 

 

Очевидно, что опасным является место зубчатого  зацепления, в котором действуют  все виды внутренних факторов. Рассмотрим его:

Mx = 2700 Н∙мм;

My = 3000 Н∙мм;

F = 3000 Н;

Mк = 25 Н∙м;

Mmax = 9660.9 Н∙мм;

Fmax = 2.4 ∙ 3000 = 7200 Н;

Mкmax = 2.4 ∙ 25 = 60 Н∙м.

Расчетный диаметр в сечении вала-шестерни: d = 65 мм.

W = 2691.25 мм;

Wк = 5392.49 мм;  

A = 3318.31 мм.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

27

σ = 38.1 МПа;

τ = 1.11 МПа.

Частные коэффициенты запаса:

STσ = 14.17;

STτ = 261.26;

Общий коэффициент запаса:

ST =14.15. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Описание  способа закрепления  машины на фундаменте 

     Смесители на фундаментах закрепляются при  помощи анкерных болтов, при значительном разнообразии конструкций всех их можно  разделить на 3 группы:

     

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

28

1. Болты заделывающиеся в тело фундамента наглухо.

     2. Болты устанавливаются с изолирующими  трубками(съёмные)

     3. Болты устанавливаются в готовые  фундаменты в просверленные скважины.

     Болты I-ой группы обычно снабжаются снизу крюками или, в остальных случаях находят применение болты снабжённые анкерными плитами.

      При установке небольших машин  допускается устанавливаются болты при бетонировании фундамента(рис.а) . В более ответственных они устанавливаются в специальные шахты (рис.б) с последующей заливкой раствором.

     Типичные  конструкции болтов II-ой группы показаны на рис в,г,д. 

     

     

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

29

Первая  из них (в) является наиболее универсальным  и распространенным заземлением  в бетонный массив и осуществляется при помощи сварной или литой  анкерной плиты с прямоугольным  отверстием , в которое вводятся такого же очертания головка болта  с последующим поворотом на 90˚ Чтобы упростить установки болтов данного типа и исключить необходимость применить для них специальной опалубки при бетонировании. Последнюю можно заменить стальной трубкой из листовой стали ( рис г).

     Более экономичной является конструкция  анкерного крепления , представленная на (рис д) . Здесь короткий болт ввинчивается в головку специальной закладкой в бетон на достаточную глубину. По этому типу могут устраиваться и устанавливаться только хорошо уравновешенные машины при диаметре болтов не более 20 мм. 

     Болты, установленные в готовый фундамент  в просверленные скважины, делятся  на прямые, которые устанавливают  с помощью эпоксидного клея. Болты закреплённые последним могут, устанавливаться через отверстия в опорных чашах как до, так и после монтажа оборудования.