Строительные машины

Раздел: Строительство

Бетононасос представляет собой бетонотранспортирующий агрегат, состоящий из специальной конструкции насоса с приемным бункером, приводом, системой управления и трубчатого звеньевого бетоновода. Он предназначен для непрерывного транспортирования готовой бетонной смеси в горизонтальном и-вертикальном направлениях в пределах строительной площадки. Дальность транспортирования смеси в основном зависит от величины возникающих в бе- тоноводе сопротивлений, состава смеси и ее подвижности.

Современные бетононасосы отличаются большим многообразием типоразмеров и конструктивных исполнений. Они в основном классифицируются по принципу действия насосной части машины и подразделяются на поршневые с механическим приводом, поршневые с гидравлическим приводом, бесгюршневые с механическим приводом и пневматические (бетоноукладчики).

Поршневой бетононасос с механическим приводом представляет собой горизонтальный одно- или двухцилиндровый поршневой насос одностороннего действия. В СССР изготовляются поршневые бетононасосы подачей от 10 до 40 м3/ч с одним и двумя цилиндрами. Они обеспечивают транспортирование бетонной смеси на расстояние до 250 м йо горизонтали или 40 м по вертикали.

Общий вид и принципиальная схема действия поршневого бетононасоса с механическим приводом. Бетонная смесь, поступающая в приемный бункер /, непрерывно перемешивается лопастями смесителя 2 для того, чтобы восстановить ее однородность и предупредить расслоение. Из бункера смесь при помощи побудителя 3, выполненного в виде лопастной мешалки, поступает через всасывающий клапан 4 в цилиндр 5 насоса. Поршень 6 насоса совершает возвратно-поступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механизма, коленчатый вал 7 которого приводится во вращение от основного электродвигателя бетононасоса.

Движение поршня строго согласовано с положением всасывающего 4 и нагнетательного 8 клапанов: при всасывающем движении поршня (положение /,  280, б) клапан 4 открывается, а клапан 8 закрывается; при нагнетательном движении поршня () клапан 4 закрывается, а клапан 8 открывается. Синхронизация перемещений поршня и клапанов достигается при помощи кулисного механизма 9, получающего движение от профильных кулаков на коленчатом валу и двух тяг 10, связывающих каждую из кулис с клапанами. Во время всасывающего движения поршня бетонная смесь поступает в рабочее пространство.

Монтируется бетононасос на сварной раме, снабженной салазками для перемещения на небольшие расстояния и для установки на фундамент.

В качестве бетоновода, по которому бетонная смесь подается к месту ее укладки, применяются прямые и изогнутые стальные бесшовные трубы длиной до 3 м одного диаметра на всем протяжении бетоновода. Прочность и герметичность соединения труб на стыках обеспечивается специальными быстроразъемными рычажными замками.

Горизонтальные и вертикальные трубы и колена бетоновода при движении по ним бетонной смеси создают различные по величине сопротивления. Поэтому, рассчитывая бетоновод, все сопротивления приводят к сопротивлению, возникающему в горизонтальном бето- новоде. При этом пользуются опытными коэффициентами эквивалентности: для 1 м вертикального бетоновода kB = 8, колена под углом 90° = 12, колена под углом 45° k2 = 7 и колена под углом 22°30' ks — 4. Общая приведенная длина бетоновода (в м)

Поршневые бетононасосы могут перекачивать свежеприготовленные пластичные и полужесткие бетонные смеси, обладающие хорошей перекачиваемостью с осадкой конуса 4—8 см и водоцементным отношением 0,50—0,65. Состав смеси подбирается лабораторией строительства.

В качестве крупного заполнителя предпочтительно применять гравий, а не щебень. Предельная крупность заполнителей назначается в зависимости от диаметра бетоновода и практически для самой крупной модели бетононасоса не должна превышать 110—120 мм для гравия и 90—100 мм для щебня.

Нормальная работа бётононасосной установки с хорошими тех- нико-экономическими показателями может быть только в том случае, если транспортируемая бетонная смесь будет строго определенного состава, а техническая эксплуатация бетононасоса протекать с соблюдением инструкции по эксплуатации и правил техники безопасности.

Магистральную линию бетоновода необходимо укладывать по возможности с минимальным количеством поворотов. Применение звеньев с коленами под углом 90° следует допускать лишь в случаях крайней необходимости. Бетононасосную установку следует располагать как можно ближе к бетонируемым блокам, так как, помимо сокращения протяженности бетоновода, при этом повышается надежность работы бетононасоса и снижается трудоемкость его монтажа.

Бетоновод непосредственно перед пуском бетононасоса и загрузкой в него бетонной смеси необходимо увлажнить прокачиванием воды, а затем его внутреннюю поверхность смазать прокачиванием жирного цементного раствора состава 1 : 2 или 1 : 3.

В гидротехническом строительстве поршневые бетононасосы с механическим приводом использовались на бетонных работах при возведении сооружений Севанского, Верхне-Свирского, Камского, Нарвского, Горьковского и некоторых других гидроузлов, а также при бетонировании ряда сооружений Волго-Донского судоходного канала. На строительстве Волжской ГЭС им. В. И. Ленина бетононасосами было уложено 1404 тыс. м3, т. е. 20,4% общего объема бетона. Достигнутая производительность в среднем составляла 120—150 м3 в смену.

Бетононасосы особенно целесообразно применять для бетонирования тонких труднодоступных конструкций и туннельных обделок.

Расход электроэнергии при насосном транспорте бетонной смеси в основном зависит от расстояния подачи смеси и ее консистенции. Практически при длине бетоновода 100 м и транспортировании смеси с осадкой конуса 5—7 см расход электроэнергии составляет 1— 1,2 кВт-ч на 1 м3 уложенного бетона, а трудоемкость — соответственно 0,3—0,5 человеко-часа.

Поршневые бетононасосы с механическим приводом имеют ряд конструктивных недостатков: большое количество движущихся частей, соприкасающихся с транспортируемой бетонной смесью, что усложняет эксплуатацию и приводит к быстрому их износу и частым поломкам; невозможность регулирования количества подаваемой бетонной смеси; сложность удаления пробок из бетоновода и его очистки после окончания работы; значительная трудоемкость при монтаже и демонтаже бетоновода и др. Эти недостатки в значительной степени устранены в конструкциях современных типов бетононасосов, к числу которых относятся бетононасосы с гидравлическим приводом и беспоршневые бетононасосы.

Гидравлический привод обеспечивает возможность бесступенчатого регулирования. производительности бетононасоса и меньшую его металлоемкость по сравнению с насосами с механическим приводом. Их достоинством являются также незначительные динамические нагрузки на узлы и детали насоса и гарантированное максимальное рабочее давление, превышение которого конструкцией насоса исключается.

Из числа моделей бетононасосов заслуживают внимания насосы с гидравлическим приводом, выпускаемые фирмами «Torkret» и «Schwing» (ФРГ), а также беспоршневой (экструзионный) бетононасос «\Vibau-Challenger», выпускаемый в ФРГ и США.

Бетононасос фирмы «Torkret» ( 281) состоит из приводного 1 и транспортного 12 цилиндров, звена бетоновода 13, приемного бункера 2, плоского шиберного затвора 3, баков для воды 4 и масла 5, распределительной клапанной коробки 6, гидронасоса 7 и привода 8. Привод осуществляется от двигателя автомобиля или отдельного двигателя. Поршни приводного и транспортного цилиндров соединены между собой штоком 9. Между указанными цилиндрами расположена промывочная камера 10, служащая для промывки транспортного цилиндра, сборки и разборки поршней и смены их манжет. Все оборудование смонтировано на общей раме 11.

Подача гидронасоса регулируется вручную штурвалом или с помощью серводвигателя. Меняя подачу гидронасоса, можно регулировать скорость движения поршней, а значит и производительность бетононасоса. Шиберный затвор приводится от гидросистемы. Движения поршня и шиберного, затвора синхронны. Поток рабочей жидкости от гидронасоса одновременно осуществляет всасывающее движение поршня и закрытие бетоновода шиберным затвором. Поршень, дойдя до своего крайнего положения, дает команду на изменение направления движения рабочей жидкости, после чего он начинает обратное движение и выталкивает бетонную смесь в бето- новод, а шиберный затвор перекрывает приемный бункер.

Бетононасос фирмы «Schwing» ( 282) имеет приемный бункер 1 и два рабочих цилиндра 2 и 3, снабженных двумя шиберными затворами — всасывающим 4 и нагнетательным 5. В рабочие цилиндры поочередно поступает бетонная смесь из приемного бункера и через тройник 6 нагнетается в бетоновод. В зависимости от положения шиберных затворов бетонная смесь засасывается поршнями 7 в один из рабочих цилиндров, а из другого в это время нагнетается в бетоновод. После окончания цикла из первого цилиндра бетонная смесь нагнетается в бетоновод, а во второй цилиндр засасывается из приемного бункера.

Поршни 7 рабочих цилиндров, а также шиберные затворы приводятся в движение гидроцилиндрами 9, 10 и 11, работающими от гидронасоса и управляемыми специальным гидрораспределителем.

После каждого цикла работы цилиндры промываются водой, поступающей из бачка 8. Вода удаляет мелкие частицы бетона со стенок цилиндров и затем поступает в отстойник, из которого осевшая бетонная смесь периодически удаляется.

Бетононасосы с гидравлическим приводом различаются главным образом конструкцией органов управления. Требования, которые к ним предъявляются, в-основном заключаются: а) в прекращении обратного тока бетонной смеси из нагнетательных трубопроводов при переключении шиберного затвора; б) в минимальном влиянии шибера ',на формирование потока бетонной смеси в корпусе насоса; в) в минимальном износе деталей насоса. Конструктивно органы управления выполняются в виде поворотного или плоского шибера, либо в виде шиберной заслонки.

Состав транспортируемой бетонной смеси обычно принимается следующий: цемента 250—300 кг/м3, мелкого заполнителя 0—1 мм не менее 20%, среднего заполнителя 1—7 мм не менее 50% и крупного заполнителя 30 мм не более 15%. Размер наиболее крупных зерен принимается менее 1/3 диаметра бетоновода.

Оптимальная подвижность бетонной смеси соответствует осадке конуса 6—8 см.

Беспоршневой экструзионный бетонный насос с механическим приводом фирмы «Wibau-Shalienger» ( 283) имеет герметичный цилиндрический корпус 1, внутри которого на роторе 2 размещены два обрезиненных ролика 3. Ротор вращается валом, проходящим через центр корпуса. По внутренней части корпуса проложен гибкий нейлопо-неопреновый бетоновод 4, один конец которого сообщается со смесителем-побудителем 5 (всасывающий бетоновод), а второй конец является нагнетательным и соединяется с транспортным бетоноводом. В центре смесителя-побудителя вращается лопастный вал 6. При вращении ротора с обрезиненными роликами последние, сдавливая бетоновод 4, проталкивают по нему бетонную смесь из смесителя-побудителя в транспортный бетоновод. Во время работы в герметичном корпусе при помощи вакуум-насоса создается разрежение, способствующее распрямлению сдавленного бетоновода и засасыванию смеси из смесителя-побудителя. При образовании пробки в бетоноводе изменяют направление вращения ротора и выдавливают пробку в смеситель-побудитель. Очистку бетоновода производят с помощью резиновых пыжей.

 К достоинствам этого насоса относится то, что бетонная смесь не соприкасается с его движущимися металлическими частями и бетоновод легко очищается от образовавшейся пробки с помощью реверсирования ротора 2. Недостатком насоса является незначительная долговечность гибкого нейлонового рукава.

Новые типы бетононасосов, как правило, выполняются передвижными на пневмоколесном ходу, либо монтируются на шасси грузовой автомашины и снабжаются гидравлической крановой стрелой с пропущенным через нее гибким бетоноводом для подачи бетонной смеси на расстояние до 20 м по горизонтали и вертикали и до 6—7 м ниже стоянки машины непосредственно из бетононасоса, без дополнительного монтажа бетоновода (" 284). Для удобства подачи бетонной смеси в стесненных условиях стрелу выполняют шарнирно-сочлененной, с одним или двумя шарнирами.

Современные передвижные бетононасосы обычно работают в комплексе с автобетоносмесителями, которые выгружают смесь в приемный бункер бетононасоса, а из насоса она подается к месту укладки по гибкому бетоноводу, размещенному на крановой стреле. При такой схеме отпадают многие трудоемкие работы, выполняемые при эксплуатации поршневых бетононасосов с механическим приводом, и полностью механизируются операции подачи и укладки бетонной смеси. Производительность новых типов насосов достигает 80 м3/ч, высота подачи 90—95 м и дальность подачи по горизонтали до 600 м.