Строительные машины

Раздел: Строительство

Гравитационные бетоносмесители могут быть цикличного и непрерывного действия. Наиболее широко распространены бетоносмесители цикличного действия; они используются для комплектации автоматизированных бетонных заводов и бетоносмесигельных установок.

Цикличные гравитационные смесители различаются по установке смесительного барабана, а также по способу загрузки компонентов и выдачи готовой смеси.

По установке смесительного барабана ( 239) они изготовляются: а ) с наклоняемым барабаном — двухконусным или грушевидным; б) с реверсируемым барабаном — с горизонтальным или наклонным положением геометрической оси вращения; в) с цилиндрическим барабаном — с горизонтальным положением оси вращения.

Цикличные гравитационные смесители емкостью до 250 л обычно выпускаются передвижными, а емкостью свыше 250 л — стационарными.

Двухконусный барабан стационарных бетоносмесителей состоит из двух усеченных конусов: короткого (загрузочного) и удлиненного (разгрузочного), соединенных между собой цилиндрической вставкой. Барабаны устанавливаются на поворачивающейся траверсе, цапфы которой опираются на стойки рамы. В процессе работы смесителя барабан непрерывно вращается вокруг своей продольной оси и может быть наклонен относительно поперечной оси для выгрузки готовой смеси.

К внутренней поверхности конических частей барабана на кронштейнах крепятся стальные лопасти, имеющие кромки повышенной износостойкости. Процесс перемешивания компонентов смеси протекает таким образом, что лопасти создают в центральной части вращающегося барабана перекрестные ПОТОКИ ПОДНИ-  240. Бетоносмеситель емкостью маемых и сбрасываемых компонентов 500 л смеси, направленные вдоль его оси и

повышающие интенсивность перемешивания и производительность бетоносмесителя при одновременном улучшении однородности смеси.

Барабаны смесителей емкостью 500 и 1200 л имеют в торцах два отверстия, соответственно для загрузки компонентов и выгрузки готовой смеси. При загрузке и выгрузке через одно и то же отверстие (при гнездовом расположении смесителей) в противоположном торце барабана отверстие заглушается.

Наклон смесительных барабанов может производиться при помощи механического, гидравлического и пневматического приводов.

В бетоносмесителях с наклоняемыми барабанами происходит более эффективное перемешивание компонентов, нежели в цилиндрических барабанах с горизонтальносй осью вращения. Выгрузка готовой .смеси из смесительных барабанов такого типа производится в короткий срок струей большого сечения (укрупненным объемом), что способствует сохранению достигнутой однородности смеси.

Гравитационные смесители с наклоняемыми барабанами, получившие преимущественное распространение, сложнее по конструкции, но отличаются большей степенью наполнения барабана, а также более быстрой и полной выгрузкой готовой смеси, чем гравитационные смесители с ненаклоняемыми барабанами.

В отечественном гидротехническом строительстве основным типоразмером- бетоносмесителей являются машины с двухконусным барабаном емкостью 1200 и 2400 л. Модели емкостью 500 л обычно используются как вспомогательные, в начальный период строительства, до ввода в эксплуатацию основных бетонных заводов.

 Бетоносмеситель емкостью 500 л ( 240) состоит из двухконус- ного смесительного барабана 1 со смесительными лопастями, установленного-на опорных роликах в траверсе 2, механизмов вращения и наклона барабана с индивидуальными электродвигателями, загрузочной воронки 3 и рамы. Производительность смесителя — до 10 м8/ч. Положение барабана при загрузке и перемешивании горизонтальное, при выгрузке — под углом 52° к горизонтали. Привод механизма наклона барабана может быть гидравлическим или пневматическим.

Двухконусные бетоносмесители емкостью 1200 и 2400 л одинаковы по конструкции ( 241 и 242). Они имеют смесительный барабан 1 с цилиндрическим ободом, на котором укреплены зубчатый венец 2 и опорный бандаж 3. Барабан опирается на два опорных катка 4, установленных в траверсе 5, и удерживается от опрокидывания тремя парами поддерживающих роликов 6, охватывающих с двух сторон опорный бандаж барабана. Поворотная траверса 5 своими полуосями опирается на подшипники, установленные на стойках опорной рамы 7смесителя. На консольной площадке, укрепленной на поворотной траверсе, смонтирован привод вращения барабана, состоящий из электродвигателя 8, редуктора 13 и ведущей шестерни 14, находящейся в зацеплении с зубчатым венцом 2 смесительного барабана ( 242).

Траверса вместе с барабаном при помощи привода наклона может наклоняться в положение выгрузки и возвращаться в положение загрузки и перемешивания. Угол наклона барабана при загрузке и перемешивании 5—0°, при выгрузке 55—60°. Привод механизма наклона барабана ( 241 и 242) обычно пневматический или может быть гидравлическим. Цилиндр 9 привода ( 241 и 242) установлен на раме смесителя и шарнирно соединен выдвижным штоком 10 с поворотной траверсой. Сжатый воздух (при пневматическом приводе) под давлением 3,5 кгс/см2 находится в верхней полости цилиндра, а в его нижнюю полость подается сжатый воздух под давлением 7 кгс/см2 от электровоздушного клапана //. При включении электромагнита 12 воздушного клапана воздух под давлением 7 кгс/см2 выдвигает поршень со штоком, и траверса наклоняется вместе со смесительным барабаном в положение разгрузки.

Давление воздуха 7 кгс/см2 в нижней полости цилиндра позволяет не только наклонять барабан, но и вытеснять воздух под давлением 3,5 кгс/см2 из верхней полости цилиндра. По окончании разгрузки электровоздушный клапан выключается и нижняя полость цилиндра сообщается с атмосферой. Находящийся в верхней полости сжатый воздух возвращает поршень со штоком, траверсой и смесительным барабаном в исходное положение.

Привод бетоносмесителя оборудуется устройством для стопоре- ния траверсы со смесительным барабаном в положение загрузки и перемешивания, чтобы избежать его самопроизвольного опрокидывания.

Пневматический привод обуславливает простую кинематическую схему и удобство в эксплуатации. Его применение особенно целесообразно на бетонных заводах с дозировочной аппаратурой, имеющей пневмоэлектрическую систему управления, для работы которой необходим сжатый воздух.

Загрузка компонентов в смесительный барабан осуществляется при помощи загрузочного устройства, конструкция которого зависит от назначения бетоносмесителя.

Бетоносмесители емкостью 500 и 1200 л используются на бетонных заводах башенного типа малой и средней мощности с линейным расположением смесителей и в бетоносмесительных установках партерного типа. Степень наполнения барабанов этих бетоносмесителей (отношение объема загружаемых материалов к геометрическому объему барабана) не превышает 40%.

Бетоносмеситель емкостью 2400 л может выпускаться с двумя (загрузочным и разгрузочным) отверстиями в барабане (для установки на бетонных заводах, выполненных по линейной схеме) или с одним отверстием, через которое производится и загрузка и выгрузка (для гнездового расположения).

В конструкциях новых гравитационных смесителей вместо традиционной открытой зубчатой передачи и опорных катков в качестве привода применяется мотор-редуктор, на выходной вал которого насажен смесительный барабан. По такой прогрессивной схеме в СССР выполнены новые модели гравитационных бетоносмесителей емкостью 100, 250, 500, 1500 и 3000 л.

Этим машинам свойственна высокая степень наполнения барабана (60% его емкости и выше), что снижает относительную массу и удельную металлоемкость машины. Именно с учетом этих качеств грушевидные реверсивные наклонные смесительные барабаны широко распространены в конструкциях современных автобетоносмесителей (см. ниже).

Бетоносмесители гравитационного перемешивания наиболее распространены и в зарубежной практике. На всех бетонных заводах крупных гидротехнических строительств США применяются бетоносмесители гравитационного перемешивания с двухконусным наклоняемым смесительным барабаном ( 243). Эти смесители выпускаются фирмами «Smith» и «Koering» с барабанами вместимостью по загрузке 1,53; 2,3 и 3,06 м3 и отличаются друг от друга в основном формой и конструкцией смесительных барабанов.

В последние годы в США наибольшее распространение получили гравитационные бетоносмесители с наклоняемым барабаном грушевидной формы с одним отверстием, служащим для загрузки компонентов и для выгрузки готовой смеси. Степень наполнения таких барабанов, как указано выше, также достигает 60%. К таким бетоносмесителям относятся машины фирмы «Johnson», с барабаном вместимостью по загрузке от 760 до 6880 л ( 244), производительностью 230 м3/ч. Фирма «Erie» укомплектовывает бетонные заводы аналогичными бетоносмесителями емкостью до 11 475 л, производительностью до 268 м3/ч.

Барабаны этих смесителей посажены на центральную цапфу на закрытых радиально-упорных подшипниках. Такая конструкция позволяет отказаться от подверженных сильному износу опорных роликов, применяемых в обычных двухконусных бетоносмесителях. Привод барабанов осуществляется от одного или двух мотор-редукторов (в зависимости от емкости барабана) через зубчатый венец, укрепленный на торцовой части барабана.

Гравитационные бетоносмесители с реверсируемым барабаном могут быть двухконусными с неизменным положением горизонтальной оси вращения ( 245) или с грушевидным барабаном с наклонной осью вращения (применяются в автобетоносмесителях, см. ниже).

Характерной особенностью смесителей этого типа является двустороннее вращение барабана. При вращении барабана в одну старону, по часовой стрелке, происходит перемешивание материалов; при вращении барабана в другую сторону, против часовой стрелки, происходит его опорожнение, т. е. выгрузка готовой смеси через загрузочное окно. Эта особенность бетоносмесителей с реверсируемым барабаном объясняется специальной формой и особым расположением перемешивающих лопастей, укрепленных на внутренней поверхности барабана.

Применение реверсивного барабана позволяег исключить из конструкции машины два сложных узла — траверсу и механизм наклона барабана. Продолжительность выгрузки готовой смеси колеблется в зависимости от емкости барабана от 16 до 36 с, что является существенным недостатком реверсивных смесителей.

Широкое распространение гравитационные бетоносмесители с реверсируемым барабаном получили в странах Западной Европы и особенно в ФРГ, где они выпускаются многими фирмами (емкость их от 100 до 3000 л.) Однако в последние годы они вытесняются смесителями ' принудительного перемешивания.

В зарубежных моделях широко применяются фрикционные передачи крутящего момента от двигателя .к смесительному барабану. Преимуществом такой передачи является безударное изменение направления вращения барабана, снижение шума при работе бетоносмесителя и меньшая стоимость машины .вследствие отсутствия зубчатого венца на барабане.

В цикличных бетоносмесителях гравитационного типа с однокамерным цилиндрическим ненаклоняемым барабаном процесс разгрузки готовой смеси осуществляется при помощи разгрузочного лотка очень медленно (до 40—60 с) и менее совершенно. Поэтому в строительстве такие машины вытеснены смесителями с двухко- нусными барабанами. Двухкамерные смесители этого вида применяются за рубежом на дорожных работах. В первой камере барабана происходит предварительное перемешивание компонентов, а во второй камере — окончательная доводка смеси до готовности. Это позволяет увеличить производительность машины и интенсивность укладки готовой смеси в сооружение.

Заслуживают внимания двухкамерные передвижные бетоносмесители повторного перемешивания с цилиндрическим ненаклоняемым барабаном фирмы «Miihlhaser» (ФРГ), применяемые при строительстве туннелей ( 246). Цилиндрический смесительный барабан такой машины емкостью от 1,2*до 5,5 м3 смонтирован на раме, установленной на рельсовом ходу. Каждый смеситель имеет индивидуальный пневматический или дизель-гидравлический привод.

Продолжительность полного цикла приготовления бетонной смеси колеблется от 1,5.до 2,5—3,0 мин. В зимнее время продолжительность перемешивания увеличивается на 25—50%.

На длительность перемешивания влияют кинематика и конструкция бетоносмесителя, а также состав смеси и ее свойства и порядок загрузки в смесительный барабан. Так, например, жесткие бетонные смеси требуют большего времени на перемешивание, чем пластичные. Смеси с мелким заполнителем (на мелких песках) перемешиваются труднее. Длительность перемешивания зависит от многих факторов и ее следует контролировать на основе лабораторного анализа качества приготовления бетонной смеси.

Повышению эффекта перемешивания способствует определенный порядок загрузки материалов в бетоносмеситель. Сухие компоненты следует подавать в смесительный барабан одновременно, с тем чтобы период загрузки каждого из них был примерно одинаковым. Часть воды (в объеме 5—10% всей дозы) желательно вводить в бетоносмеситель до выпуска сухих компонентов и столько же — по окончании их загрузки.

Мощность двигателя бетоносмесителя гравитационного типа должна быть достаточной для преодоления сопротивлений, возникающих при вращении смесительного барабана. При загрузке машины подъемным ковшом учитывается также сопротивление, возникающее при его подъеме.

Определение мощности двигателя гравитационного смесителя с наклоняемым барабаном производится с учетом его работы с полной нагрузкой в конце перемешивания. Расчетная схема действующих в таком барабане сил изображена на  247, где рассматриваются два расчетных положения бетонной смеси:

а)         при перемешивании, когда геометрическая ось барабана наклонена под углом 5° к горизонту, а поверхность бетонной гмеси наклонена на угол а ( 247,, а);

б)        при наклоне вращающегося барабана в период разгрузки, когда поверхность бетонной смеси расположена параллельно плоскости хОг ( 247, б).

Момент от сил трения на опорных катках составляет 5—6% от моментов, расходуемых на полезную работу, и при приближенных расчетах может не учитываться.

Гравитационные бетоносмесители непрерывного действия ( 248) выполняются с цилиндрическим смесительным барабаном с горизонтальной неизменяемой осью вращения. Отдозированные сухие компоненты смеси подаются в барабан непрерывным потоком через загрузочную воронку. Вода из дозатора поступает в смесительный барабан по струйно-распылительной трубе, прикрепленной к вертикальной стенке загрузочной воронки. Барабан смесителя опирается бандажами на опорные ролики, попарно установленные у входного и выходного его концов. Для восприятия аксиальных нагрузок, появляющихся при движении смеси, торцы концевого бандажа поддерживаются упорными роликами. На внутренней поверхности барабана установлены ковшовые

лопасти, расположенные по винтовой линии. Они не только перемешивают загруженные компоненты, но и перемещают их от загрузочного к разгрузочному отверстию смесителя. Готовая смесь непрерывным потоком поступает на наклонный лоток, установленный у выходного отверстия барабана, и с него передается на транспортные средства. Вращение барабана осуществляется электродвигателем через редуктор, приводную шестерню и зубчатый венец.

Гравитационные бетоносмесители непрерывного действия выпускаются в СССР производительностью 60, 120 и 150 м3/ч. Эти машины одновременно обладают достоинствами гравитационных смесителей (простота, надежность конструкции, малый износ рабочих органов, возможность применения крупных заполнителей) и смесителей непрерывного действия (малая удельная металлоемкость и энергоемкость на единицу производительности, полная автоматизация дозирования). Они предназначены для использования на объектах с большими объемами бетонных работ. На строительстве Красноярского гидроузла бетонный завод непрерывного действия с двумя смесителями производительностью по 120 м3/ч выдал около 5 млн. бетонной смеси, уложенной в различные сооружения. Фактическая часовая производительность составила 260 м3, а суточная — 4200 м3 бетонной смеси.