close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4001 konstantopulo g.s mehanicheskoe oborudovanie zavodov jelezobetonnih izdeliy i teploizolyacionnih materialov

код для вставкиСкачать
Константопуло
л
№•-диаИКУэ ййғ^лЯКкШж
l l V A U I i l V U TfJLW
бхл
яЬ ?^^ ■■-. >K.( -Г"jfr.^а&сжЯрйКвгд»< - s*‘ ч'**'-Арш^ИВИаН
w
ЫХ
Г. С. Константопуло
И З Д А Н И Е ЧЕТВЕРТОЕ.
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И Д О П О Л Н ЕН Н О Е
Допущено
Управлением кадров
и учебных заведений
М ос го рнспо л ко м а
в качестве учебника
для техникумов
МОСКВА
«ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1988
Б Б К 38.3
«* I
УДК 666.982,^,0 a (O'? э /
Рецензент'
*
Г. М. Трифонов
(преподаватель Московского политехникума имени В. И. Ленина)
Ю Н
V
П>
<•*!MY11A
Константопуло Г. С.
К65
Механическое оборудование заводов железобётонных изде­
лий и теплоизоляционных материалов: Учеб. для техникумов
по спец. «Пр.-во строит, деталей и железобетонных конструк­
ций».— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 1988.— 432 с.
ил.
■>
В книге содержатся сведения о назначении, устройстве и работе основного тех­
нологического оборудования заводов железобетоннных изделий и теплоизоляционных
материалов, а такж е машин и оборудования для добычи минерального сырья, его
измельчения, сортировки, дозирования и перемешивания; приведены основные сведе­
ния о машинах и оборудовании складов и внутризаводского транспорта, а такж е
расчетные формулы для определения технологических параметров машин.
В настоящем издании (3 -е — в 1977 г.) больше внимания уделено интенсивным
и ресурсосберегающим технологиям, экономичным машинам и оборудованию.
■р
I
3203000000(4308000000) — 097 |й |
К ____________ :___________ 1 ______ 181 — св.
0 0 1 ( 0 1 ) — 88
„
план для сред.
спец. учеб. заведений 88
ББК 38.3
^
6СЗ
© Издательство «Высшая школа», 1977
II
© Издательство «Высшая
школа», 1988, с изменениями
ПРЕДИСЛОВИЕ
Четвертое издание учебника «Механическое оборудование заво­
дов железобетонных изделий и теплоизоляционных материалов»,
предназначенного для специальности «Производство строительных
деталей и железобетонных конструкций», осуществлено в связи с
изменениями учебного плана и программы предмета, необходимо­
стью внесения в содержание учебника изменений и дополнений, от­
ражающих освоение предприятиями стройиндустрии новых машин
и оборудования.
В соответствии с программой предмета «Механическое оборудо­
вание заводов» предусмотрено изучение машин и оборудования, ис­
пользуемого для добычи, измельчения, сортировки, обогащения, до­
зирования, перемешивания материалов, а такж е специального обо­
рудования заводов железобетонных изделий, включая оборудование
складов и арматурных цехов. В учебнике для основных машин при­
ведены сведения о их назначении или области применения, класси­
фикации, у стр о й ств и рабЬте?-а для некоторых из них приведены
такж е эксплуатационные параметры v формулы для технологиче­
ских расчетов — о ^ е д е й е н и я производительности, мощности, при­
вода, скорости, соотношения размеров рабочих органов.
По некоторым группам оборудования и производственным
участкам рассматриваются такж е особенности выбора и эксплуата­
ции оборудования, пути повышения эффективности его работы, со­
вершенствования технологии, экономии материалов и энергозатрат.
В новом издании больше внимания уделено интенсивным и ре­
сурсосберегающим технологиям, экономичным машинам и обору­
дованию. Например, использование гидропривода в машинах для
добычи полезных ископаемых, применение более эффективных ма­
шин на складах для разгрузки материалов и новых помольных ус­
тановок для домола цемента и его экономии, модернизация бето­
носмесителей, повышающая их экономичность, новое оборудование
в производстве арматуры, новые эффективные методы и машины
для укладки в формы бетонной смеси и ее уплотнения, для получе­
ния прогрессивных железобетонных конструкций.
По сравнению с предыдущим изданием увеличено количество
расчетных формул, что отражает необходимость повышения умения
3
обучающихся выполнять технические расчеты. По всем приведен*
ным в данном учебнике формулам в процессе изучения материала
можно выполнять расчеты соответствующих параметров для кон­
кретных условий работы машин. Эти условия отражены в многочи­
сленных примерах и задачах специального пособия [9], которое
облегчит усвоение расчетных формул учебника, а такж е организа­
цию и проведение предусмотренных учебными планами обязатель­
ных контрольных работ. Лабораторно-практические занятия в
учебнике не рассматриваются, так как достаточно подробно осве­
щены в специальном учебном пособии [8].
Автор выражает глубокую благодарность рецензенту инж.
Г. М. Трифонову за рекомендации, высказанные при рецензирова­
нии книги При работе над рукописью учтены замечания и предло­
жения, поступившие от преподавателей, пользовавшихся предыду­
щими изданиями учебника.
Я
. Vf і
Все замечания и предложения, направленные на улучшение
учебника, следует посылать в адрес издательства «Высшая школа».
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Производство строительных материалов является одной из наи­
более древних отраслей человеческой деятельности. Заваливая вход
в пещеру камнями для защиты от диких зверей и холода, скрепляя
камни между собой ветвями и глиной, первобытный человек ис­
пользовал наиболее доступные естественные строительные материа­
лы — камень, дерево, глину.
Прошли тысячелетия, и человек научился обжигать известняк
и высушенную глину, стал широко применять кирпич и известь в
строительстве крепостей, храмов, жилищ, дорог, мостов, промыш­
ленных предприятий.СЦлительное время производство строительных
материалов было примитивным и основывалось на ручном труде.
В царской России на многих кирпичных заводах глину месили но­
гами, вручную набивали в деревянные формы, сушили под откры­
тым небом и обжигали полученный кирпич-сырец в напольных пе­
чах. На цементных и стекольных заводах были механизированы
лишь основные процессы: обжиг и помол клинкера, вытягивание
листового стекла, j
Механизированное производство строительных материалов в
нашей стране создано фактически заново за годы Советской власти.
' Теперь мы имеем заводы и карьеры, которые обеспечивают народ­
ное хозяйство такими строительными материалами, как цемент,
щебень, бетон и железобетон, кирпич, стекло, естественный ка­
мень, теплоизоляционные и кровельные материалы и др. Создано
и быстро развивается производство сборных железобетонных дета­
лей и конструкций, объемных элементов../
Динамику производства важнейших строительных материалов в
послевоенные десятилетия наглядно характеризуют данные, приве­
денные в табл. В.1.
Таблица
В.1. Производство основных строительных материалов
Наименование
Кирпич строительный, млрд. шт.
Цемент, млн. т
Сборный железобетон, млн. м*
Г Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986— 1990 годы и на период до 2000 года предус­
матривается дальнейшее ускоренное развитие промышленности
строительных материалов, увеличение объемов производства и
улучшение качества выпускаемой продукции, повышение произво­
дительности труда рабочих, снижение себестоимости' строи5
тельных материалов, изделий и конструкций на 4...5%. Большие з а ­
дачи на двенадцатую пятилетку поставлены и перед капитальным
строительством. Предусмотрены дальнейшая индустриализация
строительного производства, сокращение на 25% объема ручного
труда, улучшение структуры применяемых в строительстве конст­
рукций и материалов. Намечено обеспечить экономию проката чер­
ных металлов, в размере 14...16%, цемента — 10...12%, лесных мате­
р и ал о в — 12...14%; широко применять ресурсо- и энергосберегаю­
щие технологии и оборудование, поднять производительность тру­
да в строительстве на 16... 17%.
Решение этих сложных и ответственных задач возможно лишь
на основе комплексной механизации и автоматизации процессов
производства, оснащения предприятий стройиндустрии новой тех­
никой, дальнейшего развития промышленного сборного железобе­
тона, являющейся индустриальной базой строительства, позволяю­
щей превратить строительные площадки в монтажные, резко сокра­
тить сроки строительства, трудовые и материальные затраты, повы­
сить качество сооружаемых объектов.
1
Домостроительные комбинаты, заводы железобетонных деталей
и конструкций для промышленного и дорожного строительства ос­
нащены разнообразной, весьма сложной, высокопроизводительной
техникой, которая требует грамотного, квалифицированного обслу­
живания, умелой наладки, высококачественного ремонта. Только в
этих условиях машины будут работать эффективно.
Кроме того, машины заводов сборного железобетона постоян­
но совершенствуются, модернизируются; разрабатываются и внед­
ряются в производство новые оригинальные конструкции. Д л я по­
вышения эффективности производства и качества выпускаемой про­
дукции в отрасли периодически проводится реконструкция отдель­
ных технологических линий и целых предприятий, что также, тре­
бует от рабочих и инженерно-технических работников глубоких
знаний в области устройства, работы и эксплуатации машин, уме­
ния выполнять технические расчеты и творчески решать производ­
ственные задачи.
Следует учитывать, что производство железобетонных деталей
и конструкций является весьма металлоемким и сопряжено с ис­
пользованием и переработкой больших количеств сырья, материа­
лов и полуфабрикатов, а изделия и машины для их изготовления
отличаются большими размерами и массой. Все это подчеркивает
важность эффективного применения грузоподъемных и транспорт­
ных машин, комплексной механизации и широкой автоматизации
процессов производства, сокращения ручного труда, подтверждает
необходимость критического анализа эффективности принятой тех­
нологии и работы оборудования, с тем чтобы выявить скрытые ре­
зервы и умело использовать их в интересах производства.
Особенностью технологии заводов сборного железобетона и при­
меняемого на них оборудования является использование сыпучих
и тонкоизмельченных материалов (песка, цемента), а такж е виб6
рационных машин для уплотнения бетонной смеси. Эту особенность
необходимо учитывать при организации погрузочно-разгрузочных,
транспортных и складских операций, а также при обеспечении без­
опасных условий работы на складах и в формовочных цехах.j
гД л я предприятий сборного железобетона на базе достижений
науки и техники в последнее время созданы высокопроизводитель­
ные машины и оборудование, эффективные технологические процессы. Разработаны и используются в производстве железобетонных
деталей и конструкций автоматизированные закрытые склады це­
мента и фракционированных заполнителей, автоматизированные
установки для приготовления бетонных смесей, изготовления арма­
турных изделий, высокомеханизированные двух- и трехъярусные
конвейерные линии, стендовые установки безопалубочного формо­
вания, кассетно-конвейерные линии для вертикального формования
панелей перекрытий и внутренних стен, весьма эффективные низ­
кочастотные малошумные резонансные и ударно-вибрационные ма­
шины для уплотнения бетонной смеси, а также другое оборудоваиие^
Большим достижением отечественной науки является создание
и все более широкое использование в производстве сборного желе­
зобетона суперпластификаторов, позволяющих получать высокока­
чественные изделия из весьма подвижных смесей при существен­
ной экономии цемента, повышении производительности труда и
улучшении его условий.
При изучении курса важно не только хорошо усвоить сведения
о назначении, устройстве и работе машин и агрегатов предприятий
сборного железобетона, но и четко уяснить конструктивные особен­
ности основных сборочных единиц, пределы их регулирования, воз­
можности усовершенствования, чтобы не ограничить свою роль на
производстве пассивным исполнением непосредственных обязан­
ностей, а быть готовым и способным принять участие в совершен­
ствовании .механизмов, машин, технологии, проявить инициативу и
настойчивость, направленные на решение технических задач, на ус­
корение технического прогресса. Этому в значительной степени мо­
жет способствовать ознакомление с новейшими конструкциями ма­
шин, достижениями передовой технологии и результатами научных
исследований по периодическим изданиям, таким, как журналы
«Бетон и железобетон», «Строительные и дорожные машины»,
«Бюллетень строительной техники», по информационным изданиям
ЦНИИТЭстроймаша и другим источникам оперативной научно-технической информации.
Р А З ДІ Е Л ПЕРВЫЙ
О БОРУ ДО ВА НИ Е Д Л Я Д О Б Ы Ч И СЫРЬЯ
ГЛ А ВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
И ПРИМЕНЯЕМОМ ОБОРУДОВАНИИ. ЗЕ М Л Е Р О Й Н О ­
ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ
§1.1. Способы производства горных работ
Важнейшими строительными материалами являются цемент,
песок, щебень, бетон, металлы, древесина, камень, кирпич, стекло,
теплоизоляционные и кровельные материалы. Сырьем для их полу­
чения (кроме древесины и других органических веществ) служат
такие минеральные вещества, как известняки, кварциты, доломиты,
полевые шпаты, глины, каолин, гипс, мел, слюда и другие которые
залегают в недрах земли, извлекаются для применения и называ­
ются полезными ископаемыми.
Работы по извлечению полезных ископаемых из недр земли на­
зывают горными. Это название сохранилось с тех времен, когда до­
быча полезных ископаемых сосредоточивалась именно в горных
районах, где складки местности и естественные обрывы (особенно
по берегам рек) обнажали месторождения полезных ископаемых,
облегчая их разведку по сравнению с равнинными районами. Д ля
добычи полезного ископаемого создают горное предприятие. При
этом минеральные вещества, сопутствующие добыче полезного ис­
копаемого, идут в отвал и их называют пустой породой. Разделение
минеральных веществ на полезные ископаемые и пустую породу ус­
ловно.
Полезные ископаемые добывают открытым, подземным или ком­
бинированным способами. При открытом способе выемку, погрузку
и транспортирование полезного ископаемого производят на поверх­
ности земли. Выбор способа зависит от физических свойств полез­
ного ископаемого, глубины залегания, мощности пластов место­
рождения и их положения в пространстве, от объема предполагае­
мой добычи и наличия средств механизации. Нефть и газ, напри­
мер, добывают подземным способом с помощью скважин. Глубоко
залегающие твердые полезные ископаемые добывают в шахтах.
Большую часть сырья для производства строительных материалов
добывают открытым способом в карьерах.
8
Карьером называют совокупность открытых горных выработок,
оборудованных для добывания полезных ископаемых и составляю­
щих производственно-хозяйственную единицу — предприятие, цех
или участок.
Открытый способ разработки полезных ископаемых по сравне­
нию с подземным (шахтным) имеет следующие преимущества: в
3...4 раза большую производительность труда при меньшей (в 2.. 6
раза) себестоимости добытого материала (благодаря применению
мощных машин и оборудования для добычи и транспортирования);
лучшие условия труда, меньший травматизм; возможность более
быстрого сооружения и ввода в эксплуатацию карьера по сравне­
нию с шахтой.
Преимущества открытого способа разработки полезных ископае­
мых особенно наглядно проявляются в том, что при больших объ­
емах работ можно эффективно использовать мощные технические
средства — экскаваторы, бульдозеры, скреперы, гидромониторы, ме­
ханизирующие процесс добычи и транспортирования полезных ис­
копаемых и пустых пород.
К недостаткам открытого способа относят; большой объем вы­
емки и перемещения пустых пород (вскрышные работы), вывод из
строя больших земельных участков, зависимость работ от клима­
тических условий.
В настоящее время в СССР открытым способом добывают оолее 50% железной руды и руд цветных металлов, 70% неметалли­
ческих ископаемых и почти все нерудные строительные материалы.
В двенадцатой пятилетке намечается опережающими темпами раз­
вивать и добычу угля прогрессивным открытым способом, повы­
сить его долю в общей добыче не менее чем до 46%.
В промышленности строительных материалов наиболее крупны­
ми и механизированными являются карьеры по добыче сырья для
цементных заводов и производства асбеста, сырья для керамиче­
ской, стекольной и гипсовой промышленности, а также карьеры
по добыче и переработке естественного камня с камнедробильными
и сортировочными установками, обеспечивающие бетонные, желе­
зобетонные заводы и дорожное строительство гравием, песком и
щебнем.
л
В процессе добычи полезного ископаемого открытым способом
в карьере, как правило, одновременно проводят два вида работ.
1) вскрышные и 2) добычу полезного ископаемого. Вскрышные р а­
боты заключаются в удалении слоя пустой породы (вскрыши), при­
крывающей полезное ископаемое. Этот слой обычно включает в се­
бя растительный слой, наносы, выветрившийся слой полезного ис­
копаемого. Объем вскрышных работ может возрастать по мере раз­
работки месторождения при наклонном расположении пласта по­
лезного ископаемого. Вскрышные работы опережают работы добыч­
ные.
Экономическая целесообразность применения открытых горных
работ определяется по коэффициенту вскрыши kB— отношению
9
объема пустых пород (в м3) к количеству добываемого полезного
ископаемого (в т или м3). Коэффициент вскрыши выражается в м3/ т
или в м3/ м 3 и бывает предельным, средним и текущим. Предельный
коэффициент определяет экономическую эффективность. Средний
коэффициент рассчитывают в предположении разработки всего з а ­
планированного к извлечению полезного ископаемого, а текущий
определяют за месяц, квартал, год.
Элементы карьера. К основным элементам карьера относят ус­
тупы, траншеи, отвалы.
Рис. 1.1. Уступы и подуступы:
а — основные элементы, б — расположение транспортных горизонтов
Уступом называют слой горной породы, обслуживаемый само­
стоятельными средствами отбойки, погрузки и транспортирования.
По высоте уступ можно разбить на подуступы с самостоятельными
средствами отбойки и погрузки и общим для всего уступа транс­
портом. Уступ (рис. 1.1, а) имеет верхнюю 1 и нижнюю 5 площад­
ки, откос 3, верхнюю 2 и нижнюю 4 бровки. Угол, образуемый плос­
костью откоса уступа и горизонтальной плоскостью, называют уг­
лом откоса. Он зависит от высоты уступа Н (или высоты подуступа
Һ) и свойств горной породы. Площадку уступа, на которой разме­
щают основное рабочее оборудование, называют рабочим горизон­
том, а площадки, по которым перемещаются транспортные сред­
ства, транспортным горизонтом. Положение транспортных гори­
зонтов может обеспечивать верхнюю погрузку / (рис. 1.1,6), ниж­
нюю погрузку 2 и промежуточную погрузку 3.
Место разработки откоса или торца уступа называют забоем ус­
тупа. Часть уступа по длине, подготовленная для разработки, обра­
зует фронт работ уступа. Части фронта работ уступа, разрабаты ­
ваемые средствами отбойки и погрузки, образуют блоки. Блоки
обычно разрабатывают параллельными полосами, называемыми за-
ходками.
' '
Д ля более эффективного использования оборудования уступы и
10
отвалы (места укладки пустой породы) следует располагать так,
чтобы предельно сократить и упростить транспортные пути и ис­
пользовать естественные уклоны рельефа местности. Д ля укладки
пустой породы целесообразно использовать выработанное простраН'
ство карьера. На рис. 1.1, а показана разработка месторождения
двумя уступами высотой Н\ и Нч параллельными заходками. Верх^
ний уступ имеет два подуступа высотой hi и Л2.
Способы разработки горных пород и их классификация. Вскры~
шу и добычу полезных ископаемых в карьерах осуществляют меха­
ническим, гидромеханическим и взрывным способами. Выбор соот­
ветствующих средств механизации зависит от объема работ, усло­
вий залегания добываемой горной породы и ее физико-механиче­
ских свойств, характеризуемых твердостью, вязкостью, упругостью,
хрупкостью, трещиноватостью, разрыхляемостью, устойчивостью,
удельной и объемной массой.
Д ля добычи горных пород имеет значение совокупность их
свойств, которые характеризуют добываемость горной породы, т. е.
степень ее сопротивления отрыву кусков от общей массы. По добываемости горные породы разделяют на шесть групп: по две группы
для сыпучих, связных и скальных, по степени крепости — на де­
с я т ь — от весьма крепких (I группа) до сыпучих и плывунных. Д о ­
бываемость горных пород отражается также и в классификации по
единым нормам и расценкам, по которым горные породы объеди­
нены в 16 групп — от песка (I группа) до базальта.
На эффективность работы в карьерах землеройной техники
(бульдозеров, скреперов, экскаваторов) определяющее влияние
оказывает совокупность свойств горных пород, характеризуемых
понятием — трудность разработки. По трудности разработки гор­
ные породы подразделяют на восемь категорий: 1 — песок, супесь,
растительный грунт, торф; I I — легкий и лёссовидный суглинок,
гравий мелкий и средний, супесь и растительный грунт, смешанные
со щебнем и галькой, мягкая влаж ная или разрыхленная глина;
I I I — жирная мягкая глина, суглинок крепкий, гравий крупный,
галька мелкая, щебень крупностью 15...40 мм; IV — жирная глина
и тяжелый суглинок с примесью щебня, суглинок крепкий со щеб­
нем или галькой, сланцевая глина, галька крупная, конгломераты;
у — плотный отвердевший лёсс, металлургические шлаки, невыветрившийся мягкий мергель, мягкие меловые породы, твердая карбонная глина, сланцы некрепкие, мел, гипс, песчаники и известняки
мягкие, мерзлые породы, предварительно разрыхленные; VI — ра­
кушечники и конгломераты, сланцы крепкие, известняки, песчани­
ки и мергель средней крепости, мел, опоки и гипс очень крепкие;
VII, V I I I — скальные и мерзлые породы, хорошо и очень хорошо
взорванные (куски не более 0,3 ширины ковша).
Категории немерзлых землистых грунтов по методу проф.
А. Н. Зеленина определяют по числу ударов динамического плотно­
мера (ударник Д о р Н И И ). Так, для I, II, III и IV категорий число
ударов плотномера составит соответственно 1...4, 5...8, 9... 16, 17...35.
11
§ 1.2. С редства м ех ан и зац и и к ар ьер н ы х р аб о т
Д ля разработки горных пород применяют различное механиче­
ское оборудование. При подготовительных работах используют ку­
сторезы, корчеватели, канавокопатели, буровое оборудование.
Вскрышные работы осуществляют бульдозерами, скреперами, гид­
ромониторами, земснарядами, экскаваторами. Добычу полезных ис­
копаемых производят в основном экскаваторами, в меньшей степе­
ни
бульдозерами и скреперами. Вскрышные породы перемещают
в отвал, а полезное ископаемое грузят в автосамосвалы и железно­
дорожные вагоны и направляют на переработку.
При разработке месторождений полезных ископаемых откры­
тым способом следует строго соблюдать единые правила безопас­
ности, регламентирующие углы откосов рабочих уступов, высоту
уступов, ширину площадок и другие элементы в зависимости от
конкретных условий разработки, свойств добываемых горных пород
и применяемого оборудования.
Используемые для механизации подготовительных работ кусто­
резы, корчеватели, канавокопатели, рыхлители представляют со­
бой специальное навесное или прицепное оборудование, смонтиро­
ванное на гусеничном тракторе и приводимое им в движение. Эти
же машины используют и в дорожном строительстве, поэтому об­
щим индексом для них взяты буквы «ДП» (дорожные машины для
подготовительных работ). Так, например, одна из марок кусторе­
з а — ДП-24, корчевателя — ДП-25, рыхлителя — ДП-26С (каждый
из них монтируется на тракторе марки Т-130.1.Г-1 с двигателем
мощностью 118 кВт).
Ц',,-;
Кусторезы применяют для расчистки территории от мелколесья,
состоящего из кустарника и деревьев, имеющих толщину стволов
до 300 мм. Рабочим оборудованием кустореза является толкающая
рама, треугольная в плане конструкция отвала с ножами и гидрав­
лическая система для управления отвалом.
Корчеватели используют для корчевания пней и их уборки. Они
представляют собой монтируемый перед трактором отвал, выполненный в виде массивной рамы с зубьями, управляемой гидроци­
линдрами. Корчевальные машины в необходимых случаях могут
иметь дополнительное оборудование в виде рычажных устройств,
приспособлений для предварительного раскалывания корчуемых
пней, для воздействия на них вибрацией или взрывом, іля отделения пня от корней посредством трубчатой фрезы.
Рыхлители позволяют существенно повысить эффе
разработки мерзлых грунто и горных пород IV...VI категорий за
счет их предварительного механического р ы х л е н и я . ...........
Рыхлитель
представляет собой специальное оборудование, навешиваемое на
заднюю часть рамы гусеничного трактора. Рыхлители классифици­
руют по наибольшей силе тяги трактора — его тяговому классу,
который для легких рыхлителей составляет 30...40, для средних —
100...150 и для тяжелых — 250...350 кН. В зависимости от тягового
12
•
класса заглубление зубьев рыхлителя может составлять от 300 до
900 мм, а его скорость при рыхлении зависит от прочности разра­
батываемой породы, которую характеризуют понятием рыхлимости
и определяют сейсмическими приборами. Породы по рыхлимости
подразделяют на слабые (скорость распространения сейсмической
волны до 0,9 к м /с ), средние (0,9...1,2 км /с) и крепкие (1,2...
1.5 км /с).
На схеме (рис. 1.2) показан базовый трактор 1 с рыхлительным
оборудованием, включающим гидроцилиндр 2 поворота рамы с
зубьями, боковые щеки 3 по­
перечной балки 4 с выступом 5
для упора толкача, зуб 6 с на­
конечником 7 и накладкой 8,
раму 9 с гидроцилиндром 10
для ее подъема и опускания.
В зависимости от прочности
горной породы применяют рых­
лители с одним или тремя зубь­
ями.
Рис. 1.2. Бульдозер-рыхлитель
При разработке твердых
скальных пород их предвари­
тельно разрыхляют взрывным способом. В породе бурят цилиндри­
ческие каналы — шпуры или скважины, в которые закладывают
взрывчатые вещества. Бурение осуществляют специальным буро­
вым инструментом — бурами ударно-поворотным или вращатель­
ным способами'. При ударно-поворотном способе бур дробит поро­
ду энергией ударов, получаемой от бурильного молотка (перфо­
ратора), а при вращательном скалывает ее режущими кромками
благодаря вращению электросверла при сильном осевом нажатии.
Д л я бурения скважин применяют станки ударно-поворотного и
вращательного бурения. Вращательный способ производительнее
ударно-поворотного, но в ’ твердых породах резцы быстро затуп­
ляются.
Шпуры и скважины бурят такж е для исследования горных по­
род, разведки полезных ископаемых, понижения уровня подземных
вод и других целей.
Д л я проведения подготовительных вскрышных и добычных р а­
бот в карьерах, выполнения земляных строительных работ и работ
на складах сыпучих материалов широко применяют землеройно­
транспортные машины. Особенностью их является совмещение зем­
леройных и транспортных операций, возможность послойного сре­
за грунта и разравнивания его при укладке, а такж е маневрен­
ность, простота конструкции, высокая производительность и низ­
кая стоимость работ.
По виду рабочего оборудования землеройно-транспортные м а­
шины подразделяют на ножевые (бульдозеры, струги, грейдеры) и
ковшовые (скреперы). Индексация для бульдозеров и скреперов,
как машин дорожно-землеройных, принята буквами «ДЗ».
4 -
13
§ 1.3. Бульдозеры
Щ
♦
>
;і'^ЛВЕ^я^к "тІК >.лТЯВу.жН
Бульдозером называют гусеничный или колесный трактор с на­
весным оборудованием, предназначенным для послойного резания
грунта, перемещения его на небольшое расстояние (обычно на 50...
100 м) и укладки с разравниванием или штабелированием.
Бульдозер состоит из трактора 1, отвала 11 и системы управле­
ния отвалом с гидроцилиндрами 12 (см. рис. 12). Штоки гидропри­
вода шарнирно соединены с отвалом и при работе бульдозера опу­
скают отвал, вдавливая его в грунт на требуемую глубину. Рабочая
жидкость в гидросистеме циркулирует под большим давлением,
создаваемым шестеренчатым или плунжерным гидронасосом, при­
водимым в движение от вала отбора мощности двигателя трактора.
При движении бульдозера срезаемый ножом слой грунта на­
капливается перед отвалом и транспортируется к месту укладки.
Разравнивают грунт ножи отвала, приподнятого на некоторую вы­
соту.
Бульдозеры классифицируют по назначению и способу крепле­
ния отвала на бульдозеры общего назначения и специальные, на
базе гусеничных промышленных тракторов тягового класса от 40
до 350 кН и колесных тракторов и тягачей с подразделением на
два типа по способу крепления отвала: БГН — бульдозеры гусенич­
ные с неповоротным отвалом и Б Г П — бульдозеры гусеничные с по­
воротным отвалом. Бульдозеры с неповоротным отвалом могут
иметь жесткое- крепление отвала и крепление, обеспечивающее гидрофицированный перекос отвала и его наклон для'изменения угла
резания. Тенденция развития конструкций бульдозеров характери­
зуется расширением типажного ряда, более широким использовани­
ем легких колесных бульдозеров для механизации ручного труда
при малых объемах работ и созданием мощных высокопроизводи­
тельных машин для эффективной работы в тяжелых условиях, а
такж е конструированием и применением специальных бульдозеров
для разработки полезных ископаемых под землей и даж е под водой.
Бульдозеры с неповоротным отвалом работают циклично, и их
производительность зависит от количества разрыхленного грунта,
перемещаемого отвалом за один цикл, и длительности цикла, а по­
следние определяются размерами отвала, мощностью двигателя ба­
зового тягача, дальностями и скоростями его движения, физически­
ми свойствами разрабатываемой породы и других факторов.
Д л я повышения производительности используют такж е специ­
альные приемы работы. Так, при разработке легких грунтов к от­
валу прикрепляют уширители в виде направленных несколько впе­
ред боковых щитов-открылков, которые увеличивают ширину з а ­
хвата и тем самым повышают производительность бульдозера. При­
менение уширителей на тяжелых грунтах не допускается, так как
это может привести к перегрузке двигателя трактора и ускоренному
его износу. При увеличении расстояния транспортирования легких
пород целесообразно применять отвал совкового типа более глу■14
бокий. Значительно повышает производительность машин также
спаренная работа бульдозеров и транспортирование грунта по пря­
моугольной траншее, соответствующей ширине отвала. Д ля уве­
личения производительности необходимо_использовать рельеф мест­
ности, совмещая рабочий ход бульдозера с движением его под ук­
лон, а при разработке плотных пород резание производить с ис­
пользованием трактора-толкача.
§ 1.4. Скреперы
землероино
Скрепер
ная для послойного резания грунта, транспортирования его и ук­
ладки с разравниванием ножом ковша и частичным уплотнением
колесами тележки, на раме которой установлен
ковш.
В транспортном поло­
жении
передняя часть
ковша перекрывается з а ­
слонкой. Работают скре­
перы циклично. На рис.
1.3 показано положение
ковша и заслонки при вы­
полнении операций цик­
ла.
(рис.
Набор грунта
1.3, а) происходит при по­
«)
ступательном
движении
скрепера, когда заслонка
1 приподнята, ковш 2 вме­
сте с задней частью рамы
3 опущен и его передняя
режущая кромка (нож)
срезает слой грунта. Тол­
Рис. 1.3. Схема работы скрепера:
щина слоя зависит от р аз­
раз- транспортирование, в
меров скрепера (мощно- ° —набор гру"та’ 6 грузка
сти тягача)
обычно на, ■|_______________________
ходится в пределах 0,1...
0,5 м. По окончании набора грунта щель между ножом ковша и
нижней кромкой заслонки перекрывается, ковш поднимают в транс­
портное положение (рис. 1.3, б) и доставляют к месту разгрузки.
При разгрузке поднимают заслонку и наклоняют ковш (рис. 1.3, в).
Классификация. По х о д о в о м у о б о р у д о в а н и ю и
г о в ы м с р е д с т в а м скреперы делят на одно- и двухосные, при­
цепные, полуприцепные и самоходные; по с п о с о б у у п р а в л е с гидравлическим и канатным; по с п о с о б у р а з г р у з к и
н ия
со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или на*
ковша
зад за счет наклона ковша, с принудительной разгрузкой путем вы*
15
талкивания грунта из ковша его подвижной задней стенкой и с по­
лупринудительной, когда действуют и наклон, и выталкивание.
Вместимость ковшей скреперов колеблется в широких пределах —
от 1,5 до 35 ms. Различают геометрическую вместимость ковша
скрепера и рабочую (с «шапкой»), т. е. с учетом возможности воз­
вышения части материала над верхними кромками стенок ковша.
Д л я агрегатирования с бульдозерами и скреперами используют
гусеничные тракторы различных марок: Т-74, ДТ-75М, ДТ-75С2 тя­
гового класса 30 кН; Т-4АП1— 40 кН; Т-ЮОМЗГП, Т-130.1.Г-1 —
100 кН; Т-180Г— 150 кН; ДЭТ-250М — 250 кН, а также мощные
колесные тракторы и одноосные автотягачи. В канатно-скреперных
установках ковш по сыпучему материалу перемещается волоком
посредством лебедки и стального каната.
Большегрузные и быстроходные колесные скреперы обеспечи­
вают высокую производительность и низкую себестоимость земля­
ных работ, сохраняют высокую эффективность при дальностях
транспортирования до 3...5 км (при тракторной тяге до 1,5 км).
Техника безопасности. При обслуживании землеройно-транс­
портных машин необходимо соблюдать правила техники безопас­
ности. К управлению машинами допускаются только рабочие, сдав­
шие техминимум и ознакомленные с правилами безопасной работы
на данной машине. Перед началом работы машинист должен лич­
но убедиться в исправности всех механизмов и сборочных единиц
машины. Работа на неисправной машине запрещается. Все двигаю­
щиеся детали ограждают. Д аж е при кратковременном прекращении
работ отвал, ковш и другие рабочие органы опускают на подклад­
ки. Любой мелкий ремонт машины производят в нерабочем ее со­
стоянии. Рабочие, обслуживающие машины, должны иметь спец­
одежду.
Во время остановок работающего скрепера нельзя находиться
между трактором и ковшом. При ремонтных работах категорически
запрещается находиться под ковшом скрепера или отвалом буль­
дозера.
' - ••
Г Л А ВА 2
ЭКСКАВАТОРЫ
§ 2 .1 . Одноковшовые экскаваторы
Вскрышные работы и разработку полезных ископаемых откры­
тым способом, а также земляные работы на стройках выполняют
в основном экскаваторами. Экскаваторы подразделяют на одноков­
ш овые— машины прерывистого цикличного действия и многоковшовые — машины непрерывного действия.
Одноковшовый экскаватор — это землеройная машина, которая
в течение цикла одним ковшом режет грунт, заполняет им ковш,
16
переносит его на небольшое расстояние и грузит в транспортные
средства или сбрасывает в отвал.
Цикл работы одноковшового экскаватора состоит из нескольких
последовательных операций. Наполнение ковша происходит во вре­
мя его принудительного перемещения, когда режущая кромка или
зубья ковша срезают часть грунта, расположенного на поверхности
забоя. Грунт в разрыхленном состоянии поступает в ковш и посте-
Рис. 2.1. Одноковшовый экскаватор — прямая механическая лопата
пенно его заполняет. Перемещение грунта к месту разгрузки осу­
ществляется в ковше при повороте платформы, что является наи­
более экономичным способом перемещения. Одновременно ковш пе­
ремещается и по вертикали до уровня разгрузки. Разгрузка ковша
происходит вследствие падения грунта под действием сил тяжести
при открывании днища или створок ковша или при его наклоне.
Цикл завершается возвратом ковша в исходное положение и его
подготовкой к новому рабочему движению и наполнению. По мере
разработки забоя, после выполнения большого количества циклов
экскаватор своим ходом перемещается ближе к забою.
Д л я осуществления всех операций цикла и перемещения в з а ­
бое одноковшовые экскаваторы имеют необходимые оборудование
и механизмы. У экскаватора с канатной (гибкой) подвеской рабо­
чего оборудования (рис. 2.1) ходовое оборудование 1 служит для
передвижения экскаватора и является опорой для всех его частей
и механизмов. Силовое оборудование размещено на поворотной
платформе; оно состоит из двигателя 2Улебедок 3 и трансмиссий.
Рабочее оборудование непосредственно обеспечивает разработку
грунта и состоит из ковша 5, рукояти 6 , стрелы 7, системы канатов
4 , подвижных и неподвижных блоков. Механизмы экскаватора, ис­
пользуя энергию двигателя, приводят в движение рабочее и ходо­
вое оборудование, а также поворотную платформу, обеспечивая вы­
полнение операций цикла в необходимой последовательности.
В операции резания грунта и наполнения ковша участвуют ме­
ханизмы подъема и напора; в операции перемещения и разгрузки —
механизм поворота платформы и механизм открывания днища ков­
ша. Механизм подъема ковша обеспечивает резание грунта режу­
щей кромкой или зубьями ковша при его движении вдоль поверх-
Рис. 2.2. Экскаватор ЭО-4121А — обратная лопата •
ности забоя. На это движение требуется основная часть энергии
двигателя, которая расходуется на преодоление сцепления между
частицами, на разрушение породы. Механизм состоит из лебедки,
каната, неподвижных блоков на конце стрелы и подвижного блока
на ковше.
V.
Одноковшовые гидравлические экскаваторы имеют жесткий
подвес рабочего органа, все элементы которого приводятся в дей­
ствие гидроцилиндрами и могут жестко фиксироваться в простран­
стве. Гидравлический экскаватор марки ЭО-4121А (рис. 2.2) имеет
ходовое, силовое и рабочее оборудование. Н а гусеничное ходовое
оборудование 1 опирается поворотная платформа 2, несущая на се­
бе противовес 3, силовую установку с дизельным двигателем 4, ре­
дуктор, насосы и другие механизмы, прикрытые капотом 5, и к а ­
бину 6. К передней части поворотной платформы шарнирно при­
креплены элементы рабочего оборудования, включающие базовую
часть стрелы 7, верхнюю часть стрелы 8, рукоять 10 и ковш 12.
Взаимное положение базовой и верхней частей стрелы в зависимо­
сти от условий работы фиксируется соединительной балкой 13, а
требуемая траектория движения ковша обеспечивается согласован­
ной работой гидроцилиндров 9, 11, 14. Опорно-поворотное устрой­
ство 15 передает возникающие в процессе работы усилия и нагруз­
ки на ходовое оборудование при любом положении поворотной
платформы.
I'
18
Такие экскаваторы являются универсальными и предназначены
для выполнения землеройных работ в строительстве, разработки
в карьерах пород I...VI категорий и хорошо взорванных скальных
с кусками размером не более 400 мм при температурах окружаю
щей среды от —40 до 40°С, а в тропическом исполнении до 55°С.
У экскаваторов рассматриваемой марки для наиболее тяжелых
условий работы используют ковши вместимостью 0,65 м3; при раз­
работке пород III...IV категорий применяют более вместительные
ковши в 1 м3, а для І...ІІ категорий — 1,25 м3. Экскаватор комп­
лектуют сменным рабочим оборудованием, включающим обратную
лопату, прямую лопату с жестким креплением ковша, прямую ло­
пату с поворотным ковшом, грейфер и ковшовый погрузчик, что
придает экскаватору универсальный характер и позволяет эффек­
тивно использовать его при выполнении самых разнообразных р а­
бот.
Все виды рабочего оборудования приводятся в действие еди­
ной гидравлической системой, включающей в себя шестеренные на­
сосы, приводимые через редукторы от двигателя, гидрораспредели­
тели и трубопроводы, питающие гидроцилиндры с возвратно-посту­
пательным движением рабочего органа и гидромоторы — с вращ а­
тельным движением.
Гидравлические экскаваторы с объемным гидроприводом по
сравнению с экскаваторами, имеющими канатный привод рабоче­
го оборудования и механические трансмиссии от двигателя к меха­
низмам, обладают значительными преимуществами. Они много про­
ще конструктивно (в них исключены многочисленные зубчатые пе­
редачи, муфты, тормоза и системы управления ими), а значит про­
ще и дешевле в изготовлении, обслуживании и ремонте, надежнее
в эксплуатации; позволяют развивать большие усилия на зубьях
ковшей и разрабатывать более плотные породы, применять более
вместительные ковши и увеличивать примерно в 1,5 раза произво­
дительность при сходных условиях работы.
Выпуск экскаваторов в нашей стране постоянно возрастает и в
1985 г. составил 42,6 тыс. шт., из них более 75% с гидравлическим .
приводом, в том числе и крупные карьерные экскаваторы с ковша­
ми вместимостью до 20 м3.
Классификация. По н а з н а ч е н и ю экскаваторы подразделя­
ют на универсальные и специальные. Универсальные имеют разно­
образное сменное рабочее оборудование с ковшом вместимостью
от 0,15 до 2,5 м3 (основной наименьший ковш, рассчитанный на
наиболее тяжелые условия работы). К специальным относят карь­
ерные экскаваторы, оборудованные прямой лопатой с ковшом вме­
стимостью от 2 до 25 м3; вскрышные экскаваторы с удлиненной
стрелой и рукоятью и ковшами до 50 м3 и шагающие драглайны, из
которых крупнейшим является экскаватор Э Ш -100.100 с ковшами
вместимостью 80 и 100 м3 и стрелой, имеющей длину 100 м.
По х о д о в о м у о б о р у д о в а н и ю экскаваторы бывают с гу­
сеничным, пневмоколесным и шагающим ходовым оборудованием,
19
а такж е с автомобильным, тракторным, железнодорожным. Гусе­
ничное ходовое оборудование является сложным и тяжелым, оно
быстро изнашивается, при разворотах взрыхляет грунт, но позво­
ляет обеспечить низкое удельное давление на грунт, необходимую
скорость передвижения и преодоление подъемов, надежно работа­
ет в тяжелых условиях разработки скальных пород. Пневмоколесное ходовое оборудование отличается легкостью, простотой устрой­
ства, обеспечивает быстрое передвижение по хорошим дорогам, но
малопригодно в условиях бездорожья из-за большого удельного
давления на грунт. Шагающее ходовое оборудование является кон­
структивно простым и долговечным, обеспечивает весьма низкое
удельное давление на грунт, позволяет изменять направление дви­
жения простым поворотом платформы, но является наиболее тихо­
ходным.
По с и л о в о м у о б о р у д о в а н и ю (типу привода) выпуска­
ют экскаваторы с дизельным и электрическим одномоторными при­
водами, а также с дизель-электрическим и дизель-гидравлическим
одно- и многомоторными приводами. На крупных экскаваторах —
карьерных, вскрышных и шагающих драглайнах — применяют эле­
ктрический многомоторный привод с питанием от внешней сети.
- Электродвигатели просты по конструкции и в управлении, но
зависят от внешних источников тока. Дизельные двигатели слож­
нее по конструкции, а также в управлении и обслуживании, но в
отличие от электродвигателей автономны. Дизель-электрический
привод наиболее сложен, но сочетает достоинства электрических и
дизельных, для преодоления перегрузок не требует резервной мощ­
ности. Дизель-гидравлический приводит в действие масляные насо­
сы шестеренного, плунжерного или лопастного типа, от которых
рабочая жидкость под давлением поступает в цилиндры или гид­
ромоторы исполнительных механизмов. Достоинством гидроприво­
да является то, что он компактен, обладает большими передаточ­
ными отношениями, позволяет легко преобразовывать вращ атель­
ное движение в поступательное и наоборот, а такж е реверсировать
движение, бесступенчато регулировать скорости и усилия, автома­
тически предохранять двигатель от перегрузок. Все это привело к
тому, что дизель-гидравлический объемный привод, несмотря на
его несколько меньший коэффициент полезного действия (КП Д)
получил широкое распространение и на универсальных экскаваторах стал преобладающим.
Силовое оборудование экскаваторов размещают на платформе,
которую обычно делают полноповоротной. Неполноповоротныё
платформы встречаются у экскаваторов, изготовленных на базе
тракторов или автомобилей. Управление двигателями, трансмиссия­
ми и механизмами бывает рычажным, гидравлическим, пневмати­
ческим, электромагнитным и комбинированным и осуществляется
экскаваторщиком из кабины управления.
По р а б о ч е м у о б о р у д о в а н и ю экскаваторы могут отли­
чаться тем, что некоторые их типы оснащены постоянным конструк20
тивно-определенным видом оборудования (например, карьерные —
прямой лопатой, шагающие — драглайном), тогда как другие (уни­
версальные) имеют сменное рабочее оборудование и с его помощью
могут выполнять разнообразные работы.
К сменному рабочему оборудованию относят прямую и обрат­
ную лопаты, драглайн, грейфер, кран, копер, ковшовый погрузчик.
Д л я выполнения специальных работ универсальные экскаваторы
снабжаю т такж е и другими видами сменного оборудования: стру­
гом или скребком для выполнения планировочных работ и засыпки
траншей, планировщиком откосов, башенным краном, косым драг­
лайном, дизель-молотом с клином для рыхления мерзлого грунта,
корчевателем. Рабочее оборудование и тип экскаватора выбирают
с учетом характера предусмотренных проектом работ, их объема,
физических свойств грунта и других условий.
Д ля оптимального выбора используют каталоги заводов-изготовителей с характеристиками машин, ГОСТы, технические условия
и другие документы. Так, например, ГОСТ 17343—83 «Экскаваторы
одноковшовые универсальные канатные. Технические условия» оп­
ределяет типы ходового оборудования и их индексацию, расчетную
вместимость ковшей (м3) для пяти размерных групп, мощности
двигателя, давление на опорную поверхность, продолжительность
рабочего цикла для различных видов рабочего оборудования.
Общая индексация одноковшовых универсальных экскаваторов
(рис. 2.3) в предельно сжатой форме характеризует каждую м а­
шину и ее возможности. Первые две буквы ЭО — экскаватор одно­
ковшовый; первая цифра — размерная группа, определяет расчет­
ную вместимость ковша (м3) для наиболее тяжелых условий рабо­
ты и верхний предел этого параметра; вторая цифра обозначает
тип ходового устройства (гусеничного— 1, гусеничного с увеличен­
ной поверхностью гусениц — 2, пневмоколесного — 3 и т. д.); третья
цифра характеризует особенность крепления рабочего органа (с
гибкой канатной подвеской— 1, с жесткой подвеской — 2, телеско­
пическое— 3); четвертая Шифра — порядковый номер модели. Д а ­
лее следует буквенное обозначение очередной модернизации (если
модернизация не проводилась, ее обозначение опускают) и, нако­
нец, буквенное обозначение климатического исполнения (ХЛ — для
холодного климата, Т — для тропического, ТС или ТВ — тропиче.ского сухого или тропического влажного). Основное исполнение
для микроклиматических районов с умеренным климатом (У) в ин­
дексе не указывают.
Например, индекс ЭО-4121А говорит о том, что речь идет о экс­
каваторе одноковшовом четвертой размерной группы с расчетным
ковшом вместимостью 0,65 м3, оснащенном гусеничным ходовым
устройством и гидравлическим приводом, т. е. жесткой подвеской
рабочего оборудования, о первой модели и первой ее модернизации,
что экскаватор дан в исполнении для районов с умеренным клима­
том.
21
Производительность экскаваторов и методы ее повышения. Про­
изводительность одноковшовых экскаваторов определяют количе­
ством грунта, добытого в единицу времени (она выражается в
м / ч ) . Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную
производительность. Теоретическая производительность является
условной и равна объему грунта, который экскаватор смог бы доС канат I тест
ной под- кой под
веской
Телеско
пическое
А
Исполнение рабочего оборудования
| В
Г О
I ... 1 ...
Очередная модернизация
Климатическое
исполнение
0000
Если не было
модернизации
Рис. 2.3. Индексация одноковшовых универсальных экскаваторов
быть за 1 ч непрерывной работы при расчетной продолжительности
цикла и соответствии объема каждой порции грунта, добытой за
один цикл геометрической вместимости ковша. Техническая учиты­
вает реальные условия работы, т. е. свойства разрабатываемого
грунта, его разрыхляемость, степень заполнения ковша, особенно­
сти забоя, но не учитывает простои экскаваторы. Следовательно,
это наибольшая производительность, возможная в данных условиях'
при непрерывной работе.
Эксплуатационная производительность учитывает особенности
работы за какой-либо период в конкретных условиях, в том числе
и допустимые по проекту работ простои. Эксплуатационная или
фактическая производительность одноковшовых экскаваторов
П = 6 0 К nknk j k py
где V
(2.1)
геометрическая вместимость ковша, м3; п — фактическое
количество циклов в 1 мин (для строительных и карьерных экска­
ваторов я = 2 . . . 4 ) ; Лн — коэффициент наполнения ковша (kH—
=0,55...1,5); кя — коэффициент использования экскаватора во вре­
мени, равный отношению числа часов чистой работы экскаватора к
продолжительности рабочих смен отчетного периода (Л* *0,7...0,8);
кр — коэффициент разрыхления грунта.
Коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта зави­
сят в основном от свойств грунта, а потому их отношение объеди­
няют одним понятием — коэффициентом экскавации грунта k9—
= Ля/Ар, изменяющимся от 0,6 для скальных пород до 0,87 для сы­
пучих (песок, суглинок, торф).
Число циклов в минуту
Л
гш60//а,
( 2 . 2)
где /а — фактическая продолжительность цикла, с.
Производительность (м3/ч )
/ 7 = 36001/ЛА / М Р>-
(2.3)
Повышение производительности экскаваторов зависит от совер­
шенствования их конструкции, улучшения организации работ и по­
вышения мастерства обслуживающего персонала, в первую очередь
машинистов экскаваторов, сменности работы [4]. Повышение изно­
состойкости сборочных единиц и деталей экскаваторов, конструкдии и вместимости ковша в зависимости от конкретных условий ра­
боты, создание новых эффективных машин являются важнейшими
условиями роста производительности за счет увеличения вместимо­
сти ковша V и числа циклов п. Анализ формулы (2.3) показывает,
что для увеличения производительности важное значение имеют
правильная организация работы экскаватора, своевременная под­
готовка достаточного фронта работ, ликвидация простоев экскава­
торов в ожидании подачи транспортных средств, так как это повы­
шает коэффициент использования экскаваторов kn и сокращает вре­
мя цикла, т. е. повышает число циклов п.
Достижения новаторов производства наглядно доказывают, что
экскаватор может обеспечить значительно большую производитель­
ность по сравнению с достигнутой средней. Производительность
возрастает вследствие полного совмещения операций подъема и на­
пора, при подъеме ковша и подаче его на выгрузку, опускании в
забой и частичном совмещении с поворотом; при разгрузке ковша
с наименьшей высоты; при более частых и коротких передвижках
экскаватора к забою, что позволяет вести разработку на малых
вылетах ковша при наилучшем использовании подъемного усилия,
а также при наибольшем заполнении ковша. Этим увеличиваются
число циклов п и коэффициент наполнения ковша Іги. Повышение
производительности одноковшовых экскаваторов приобретает осо­
бое значение в связи с тем, что этими машинами выполняется бо­
лее половины объема земляных работ.
23
Техника безопасности. При обслуживании экскаваторов необ­
ходимо строго соблюдать правила техники безопасности, предус­
мотренные специальными инструкциями. Эти правила требуют,
чтобы лица, не обученные приемам безопасной работы, не ознаком­
ленные с правилами техники безопасности, к работе на экскавато­
ре не допускались.
чЩ 4
,-ь
При работе экскаватор обычно стоит на ровном месте с затор­
моженным ходовым оборудованием. Все открытые вращающиеся
части машины ограждены кожухами.
Запрещается изменять угол наклона стрелы с подвешенным
грузом или заполненным ковшом, пользоваться механизмами пово­
рота и передвижения при наполнении ковша, оставлять ковш на
весу при прекращении работы, крепить или смазывать части во
время работы машины. Экскаватор можно располагать на уступах
только вне зоны обрушения.
Категорически запрещается находиться под поднятым ковшом
или грузом, находиться во время работы экскаватора в сфере дей­
ствия стрелы и ковша, перемещать ковш над кабиной шофера, а
при работе драглайном грузить автомашину в то время, когда шо­
фер находится в кабине. Во время перемещения экскаватора его
стрела должна быть поставлена по оси движения, а ковш опущен
на высоту не более 0,25 м от поверхности земли. Проход экскава­
тора под высоковольтными линиями допускается лишь при расстоя­
нии между электропроводами и верхом экскаватора более 2 м. На
экскаваторе всегда должны находиться противопожарные средства,
подготовленные к действию.
§ 2.2. Многоковшовые экскаваторы
Многоковшовый экскаватор — это самоходная землеройная ма­
шина непрерывного действия, разрабатываю щ ая грунт с помощью
ковшей, размещенных на шарнирно-пластинчатой цепи или роторе.
Каждый ковш последовательно выполняет все операции, составля­
ющие цикл работы одноковшового экскаватора (резание грунта,
перемещение его к месту разгрузки, разгрузка ковша и его возвра­
щение в забой). Однако благодаря наличию большого количества
ковшей все операции происходят одновременно и процесс получа­
ется непрерывным.
Непрерывность процесса устраняет динамические нагрузки и ко­
лебания в потребляемой мощности, что позволяет обеспечить более
высокую, чем у одноковшовых экскаваторов, производительность
при значительно меньшей сложности и металлоемкости машины и
меньшем расходе электроэнергии. Преимуществом многоковшовых
экскаваторов является такж е правильная форма разрабатываемых
откосов грунта и возможность разработки глубоких выемок и вы­
соких уступов. К недостаткам многоковшовых экскаваторов отно­
сятся трудность использования их в зимних условиях и непригод­
24
ность для разработки грунтов, имеющих включения камней, р аз­
меры которых превышают 0,2 ширины ковша.
Классификация. По х а р а к т е р у д в и ж е н и я многоковшо­
вые экскаваторы подразделяют на экскаваторы поперечного копа­
ния, или карьерные (экскаватор передвигается в направлении, пер­
пендикулярном плоскости движения ковшей), и на экскаваторы
продольного копания, или траншейные (направление движения
экскаватора совпадает с плоскостью движения ковшей). Э кскава­
торы могут быть с поворотными и неповоротными платформами.
С поворотными платформами экскаваторы конструктивно сложнее,
но более универсальны. Они могут, двигаясь по одному пути, р а з­
работать верхний подуступ, а повернувшить на 180° и опустив ков­
шовую раму, без передвижки пути разработать нижний подуступ.
Кроме того, экскаваторы с поворотными платформами могут р аз­
рабаты вать тупики забоев.
По х о д о в о м у о б о р у д о в а н и ю многоковшовые экскава­
торы бывают с гусеничным и железнодорожным оборудованием.
Гусеничное оборудование обеспечивает большую маневренность и
его применяют в основном у траншейных экскаваторов. Ж елезно­
дорожное оборудование обеспечивает большую
устойчивость
и плавность работы, и оно применяется у карьерных экс­
каваторов.
-../Л * > ^
V
По с и л о в о м у о б о р у д о в а н и ю
экскаваторы бывают с
электрическими двигателями и с двигателями внутреннего сгора­
ния (дизелями). Электрические двигатели переменного тока применяют у экскаваторов поперечного копания. Двигатели внутрен­
него сгорания, не связанные кабелем с источниками электроснаб­
жения и обеспечивающие большую маневренность, применяют у
экскаваторов продольного копания.
По р а б о ч е м у о б о р у д о в а н и ю многоковшовые экскавато­
ры подразделяют на экскаваторы с ковшами, расположенными на
роторе или на шарнирно-пластинчатых цепях. Вместимость ковшей
составляет от 18 до 300 дм 3 и более. Разгруж аю тся ковши в транс­
портные средства или в отвал посредством бункеров или ленточ­
ных конвейеров. Карьерные экскаваторы применяют для вскрыш­
ных работ и добычи полезных ископаемых I _III категорий, глини­
стых пород IV категории при отсутствии крупных каменистых
включений. Их применяют такж е на земляных работах при сооружении каналов, насыпей и выемок в дорожном строительстве. Экс*
каваторы продольного копания используют для рытья траншей при
укладке нефтяных и газовых трубопроводных магистралей, водо­
проводных и канализационных сетей, кабельных линий, для созда­
ния и обслуживания ирригационных систем.
В промышленности строительных материалов для добычи песка,
гравия и глины применяют э к с к а в а т о р ы п о п е р е ч н о г о к о ­
п а н и я малой мощности. Экскаватор марки ЭМ-201А (рис. 2.4)
имеет ходовое, силовое и рабочее оборудование и механизмы, обе­
спечивающие их работу.
25
Ходовое оборудование состоит из ходовой тележ ки / с двухребордными металлическими колесами 2, опираю щ имися на рельсы
ж елезнодорож ного пути с нормальной шириной колеи (1524 м м ).
П ар а ведущих колес объединена общим валом и приводится в д в и ­
жение индивидуальным электродвигателем через редуктор и п а р у
1
Рис. 2.4. Схемы устройства и работы многоковшового экскаватора
цилиндрических шестерен. От вала приводных колес посредством
цепной передачи приводится в движ ение б ар аб ан навивки к аб ел я,
питающего двигатели электроэнергией. Н а ходовую тел еж ку опи­
рается платформа, на которой размещ ены рабочее оборудование,
разгрузочные приспособления и механизмы привода и управления.
Рабочее оборудование состоит из неподвижной стрелы 5, ковшовой
рамы 3 с внутренним планирующим звеном, ш арнирно-пластинча­
той цепи с ковшами 4 и поддерживаю щ их канатов 6. Ковшовую р а ­
му решетчатой конструкции крепят к платф орме шарнирно, и ее
можно устанавливать под углом + 4 5 ° при верхнем копании и —45°
при нижнем копании. Н аруж ное планирующее звено удлиняет ков­
шовую раму. При необходимости его используют д ля зачистки по­
дошвы уступа при нижнем копании. Внутреннее планирую щ ее зве26
но при радиальной разработке уступа используют для удлинения
ковшовой рамы, но в большинстве случаев оно служит для р азр а­
ботки откоса параллельными слоями с попутной зачисткой подош­
вы уступа под передвижку железнодорожного пути при верхнем
копании.
На платформе установлены металлические конструкции, под­
держивающие площадку с приводом звездочек шарнирно-пластин­
чатых цепей, и бункер, в который разгружаются ковши при огиба­
нии приводных звездочек. Металлические конструкции расположе­
ны консольно и вместе с оборудованием служат противовесом ков­
шовой раме. При необходимости к ним прикрепляют контейнеры с
дополнительным уравновешивающим балластом. На платформе
такж е устанавливают кабину с устройствами управления механиз­
мами передвижения экскаватора по рельсам, движения ковшовой
цепи, подъема и опускания ковшовой рамы и внутреннего плани­
рующего звена, механизмом открывания и закрывания затвора
бункера.
Силовое оборудование экскаватора состоит из электродвигате­
лей переменного тока с индивидуальным приводом каждого меха­
низма, что значительно упрощает трансмиссии и систему управле­
ния. При работе экскаватора шарнирно-пластинчатая цепь вместе
с ковшами двигается вдоль ковшовой рамы по верхним роликам,
огибает направляющие колеса на конце внешнего планирующего
звена, переходит в направляющие нижней части рамы и, двигаясь
нение. Ковши сварные из листовой стали, неглубокие, спереди и
сверху открытые, после заполнения материалом переходят на не­
подвижную наклонную раму, расположенную на платформе, и под­
нимаются вдоль желоба к приводным звездочкам. При огибании
звездочек цепи поворачивают очередной ковш и находящийся в
нем материал ссыпается в бункер.
Так как одновременно с ковшами, двигающимися вдоль ковшо­
вой рамы, рама перемещается вместе с экскаватором вдоль забоя,
с поверхности откоса уступа срезается слой грунта толщиной от
20 до 70 мм (в зависимости от высоты уступа). Пройдя до конца
разрабатываемого участка, экскаватор начинает возвратное дви­
жение, ковшовая рама опускается на толщину стружки и ковши
снова срезают слой грунта. Материал постепенно накапливается в
бункере и выгружается из него в транспортные средства при от­
крывании затвора. Всеми 'механизмами управляет из кабины м а­
шинист экскаватора.
Экскаватор ЭМ-201А имеет 33 ковша вместимостью по 20^ дм 3;
шаг ковшей равен 1 м. В одну минуту опорожняется 30 ковшей, что
обеспечивает производительность 36 м3/ч. Скорость ковшовой цепи
0,5 м/с, скорость передвижения экскаватора 0,05 м /с (0,18 к м /ч ).
Экскаваторы поперечного копания ЭМ-302 и ЭМ-503 отличаются от
экскаватора ЭМ-201 А большими размерами и мощностью (вмести27
мость ковшей соответственно 30 и 50 дм 3, производительность 54 и
102 м3/ ч ) , а такж е наличием отвальных ленточных конвейеров.
Особенностью работы многоковшового экскаватора является
сложное движение его ковшей. Ковш движется со скоростью ков­
шовой цепи Уц относительно ковшовой рамы и со скоростью экска­
ватора va вместе с ковшовой рамой вдоль забоя. Если условно
представить на поверхности откоса (см. рис. 2.4) проекцию рабо­
чей ветви ковшовой цепи, будет ясно, что при неподвижном экска­
ваторе ковши 1...5, двигаясь к экскаватору, срезают слой грунта в
виде полоски лишь до тех пор, пока не попадут на участки, срезан­
ные впереди идущими ковшами. Последующие ковши совсем не бу­
дут участвовать в резании грунта. При опускании ковшовой рамы
образуется небольшое углубление (/) и резание прекратится, так
как ширина ковшей меньше ширины ковшовой рамы.
Чтобы каждый ковш участвовал в работе резания грунта, экс­
каватор должен двигаться вдоль забоя. При минимальной скорости
движения экскаватора эффект резания невелик, так как лишь не­
большая часть режущей кромки ковша режет грунт, а остальная
движется над участком, срезанным впереди идущим ковшом ( //) .
При очень большой скорости экскаватора относительно скорости
цепи между срезанными полосками окажутся незатронутые участ­
ки, что недопустимо (IV). Наилучший результат дает соотношение
скоростей, при котором полоски грунта, срезанные смежными ков­
шами, примыкают друг к другу (III). Это положение достигается,
если результирующая скорость ковша vH параллельна линии M N T
проходящей через крайние, противоположные точки режущих кро­
мок двух смежных ковшей.
Зн ая величину и направление скорости цепи уц, направление
скорости экскаватора va и направление результирующей скорости
ковшей 1>к, посредством геометрического построения находим вели­
чину скорости экскаватора из треугольника A B C :
®9= ' y ttt g a 1.
(2.4)
(Я
Из условия построения
« i = a , t g a = 6/tf,
(2.5)
где b ширина режущей кромки ковша, участвующая в резании
м; t — шаг ковшей, м.
Таким образом,
V
v 9=v>b/f.
(2.6)
Практически скорость экскаватора примерно в 10 раз меньше
скорости ковшовой цепи.
Производительность экскаватора и способы ее повышения. Э ф­
фективная производительность (м3/ч ) многоковшовых экскавато-
П = 60 V n k 9kH,
28
(2.7)
где V — геометрическая вместимость ковша, м3; k3 — коэффициент
экскавации грунта (£э=0,65...0,91); kn — коэффициент использова­
ния экскаватора (&и=0,7...0,9); п — число ковшей, разгружаемых в
1 мин;
п — bOvJt,
(2.8)
где иц — скорость ковшовой цепи, м/с; t — шаг ковшей, м.
Д ля повышения производительности многоковшовых экскавато­
ров необходимо тщательно подбирать толщину стружки соответст-
Рис. 2.5. Роторный экскаватор
венно пути резания и скоростям движения для максимального на­
полнения ковшей; применять ковши повышенной вместимости при
разработке более мягких пород; обеспечивать полное опорожнение
ковшей и устранять просыпание грунта; своевременно подавать
транспортные средства и выполнять передвижку пути.
Д л я разработки полезных ископаемых в карьерах широко при­
меняют многоковшовые р о т о р н ы е э к с к а в а т о р ы (рис. 2.5),
сочетающие преимущества землеройных машин непрерывного дей­
ствия с большими усилиями резания, свойственными одноковшо­
вым экскаваторам. Ковши роторного экскаватора размещены на
вращающемся колесе-роторе /, установленном на конце рамы 2, не­
сущей также приемный ленточный конвейер. Рам а поддерживается
стрелой 3 и может наклоняться, перемещая ротор в вертикальной
плоскости, что обеспечивает разработку уступа по высоте. Вместе
с поворотной платформой 5 рама и ротор могут поворачиваться в
горизонтальной плоскости. Рам а может такж е выдвигаться вперед
и подаваться назад. Поворотная платформа опирается на много­
опорное гусеничное ходовое оборудование 6. Разгрузочный конвей­
ер 4 подает грунт в транспортные средства или на перегружатель.
Производительность крупных роторных экскаваторов достигает
100 тыс. м3/сут.
29
ГЛАВА 3
ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ КАРЬЕРНЫХ РАБОТ
§ 3.1. Гидромониторы
Сущность процесса гидромеханизации заключается в том, что
операции по добыче грунта в забое, его транспортированию и ук­
ладке в отвал или сооружение осуществляют энергией потока воды.
Разработка породы посредством гидромеханизации может быть вы­
полнена тремя способами: гидромониторным, землесосным и ком­
бинированным.
Рис. 3.1. Схема гидромеханизации карьерных работ
При гидромониторном способе поток создается центробежными
насосами, которые подают по трубопроводам / (рис. 3.1) необхо­
димое количество воды под давлением 1,2...6 МПа и более к гидро­
мониторам 2 и 5, установленным вблизи забоев 3 и 4. Вылетая из
ствола гидромонитора со скоростью до 100 м/с, струя воды разру­
шает грунт, размывает его и в виде пульпы (смеси воды и твердых
частиц) стекает под уклон по каналам и лоткам в приямок-зумпф
о, откуда центробежным землесосом 7 ее перекачивают по напор­
ным трубам 8 к месту укладки. Частицы грунта оседают, а вода
стекает в водоем, откуда после осветления ее снова забирают насос­
ной станцией и направляют в забой.
При землесосном способе разрабатываю т дно или подводную
часть берега водоема специальным плавучим землесосным снаря­
дом, имеющим всасывающую трубу с механическим рыхлителем
возле ее заборного конца. Землесосный снаряд оборудован земле­
сосом, который засасывает пульпу и гонит ее по трубам, к месту ук­
ладки.
30
Комбинированный способ предусматривает предварительное
разрушение и рыхление грунта экскаватором или бульдозером с
последующим смывом струей гидромонитора и транспортированием
пульпы по трубам. Комбинированный способ значительно снижает
удельный расход воды и энергии, особенно при разработке связных
плотных грунтов. В промышленности строительных материалов
средства гидромеханизации применяют для выполнения вскрышных
работ, добычи и обогащения песка и гравия; в строительстве — для
Рис. 3.2. Схема гидромонитора с дистанционным уп­
равлением
сооружения каналов, котлованов, дамб, перемычек, зачистки кот­
лованов.
Преимуществами гидромеханизации являются простота, низкая
стоимость и небольшая металлоемкость оборудования, высокая
производительность и небольшое количество обслуживающего пер­
сонала, удобство и экономичность транспортирования, возможность
естественной сортировки и обогащения материала. Недостатки это­
го способа — большой расход воды и электроэнергии, трудность ра­
боты в зимних условиях, снижение эффективности при малых объ­
емах работ и при разработке плотных пород.
Гидромонитором называют водометное устройство, которое слу­
жит для создания плотной, быстролетящей струи воды и управле­
ния этой струей.
Гидромонитор (рис. 3.2) состоит из опорных салазок 1, непо­
движного нижнего колена 2, к которому присоединен подводящий
трубопровод 5, верхнего колена 3, ствола 9 и насадка 10. Верхнее
колено соединено с нижним шарниром, конструкция которого обе­
спечивает поворот верхнего колена относительно нижнего на 360°
при сохранении необходимой плотности и прочности соединения.
Верхний шарнир позволяет наклонять ствол гидромонитора в вер­
тикальной плоскости на углы а — выше и ct| — ниже горизонтальной
плоскости. Д л я гидромонитора ГМН-250 эти углы равны соответ­
ственно 32 и 18°.
Ствол 9 гидромонитора имеет коническую форму. Д ля успокое­
ния завихрений и устранения вращения струи внутри ствола имеют­
ся продольные ребра. На конец ствола навинчивают насадки 10, у
31
которых цилиндрическая часть плавно переходит в конус. Сменные
насадки имеют различные диаметры выходных отверстий, благода­
ря чему можно изменять диаметр струи, выходящей из гидромони­
тора, и расход воды.
4 ~
У некоторых типов гидромониторов ствол может направляться
вручную массивным длинным рычагом, оснащенным противовесом.
Высоконапорные, небольшие по размерам гидромониторы управля­
ются штурвалами. Наиболее эффективно поворот и наклон ствола
гидромонитора осуществляются гидроцилиндрами. Это не только
облегчает управление, но и позволяет выполнять его дистанционно
с пульта 6. Гидроцилиндр 8 изменяет угол наклона ствола в верти­
кальной плоскости, а гидроцилйндр 4 поворачивает ствол в гори­
зонтальной плоскости. С одного пульта обычно обслуживают два
гидромонитора, к цилиндрам которых масло под давлением пода­
ется от лопастного насоса через фильтр и далее по гибким масло­
проводам 7. Эффективность действия струи гидромонитора тем вы­
ше, чем ближе он расположен к забою, но возможность приближе­
ния его ограничена опасностью обрушения грунта. Дистанционное
управление позволяет применять гидромониторы ближнего боя, ко­
торые монтируют на гусеничном ходовом оборудовании и снабжают
защитным стальным колпаком.
При разработке грунтов требуется не только различный напор
воды, но и разное ее количество для размыва и транспортирования
1 м3 грунта (удельный расход). Д л я песка, например, необходим
напор 0,2...0,6 МПа, расход для размыва 3...9 м3/ м 3, а с транспор­
тированием 5...12 м3/ м 3; для глины соответственно 0,6 1 5 МПа
9...16 и 12...16 м3/ м 3.
Чтобы определить количество гидромониторов, необходимое для
разработки определенного количества грунта (м3/ч или в м3/смен),
следует найти по таблицам в справочнике требуемые для данного
грунта напор и удельный расход воды. Зная эти величины, с учетом
коэффициентов использования оборудования рассчитывают суммар­
ный секундный расход воды (м3/с ) и делят его на водопроизводительность гидромонитора. Последнюю находят по каталогам или
определяют по формуле
n = A v = lO-2A<pV~2gfi; /7 = 3 ,2 8 - \ 0 - 2d 2V H ,
(3.1)
где А
площадь поперечного сечения выходного отверстия на­
садка, м2; ф
коэффициент скорости, зависящий от формы и к а ­
чества обработки канала насадка (ф = 0 ,9 4 ) ; g - ускорение силы
тяжести (g — 9,81 м /с 2); d — диаметр выходного отверстия насад­
ка, м; v
скорость струи, м /с; Н — рабочий напор у насадка гид­
ромонитора, Па.
Напор Я (м вод. ст.) представляет собой удельное давление
Так как 10 м вод. с т . = 1 кгс/см 2= 9,81 Н /с м 2, то напор, равный
1 н / B° f ‘ СТ'’і п ? п МеРм° равен (численно) удельному давлению в
н /с м или 10 Па. Напор у насадка должен быть больше напора,
32
необходимого для размыва грунта, на величину подъема струи и
потери напора при ее полете.
Необходимый напор создается центробежными насосами. Насос
состоит из стального корпуса 3 (рис. 3.3) спиральной формы, в ко­
тором от электродвигателя вращается ротор 4 — рабочее колесо с
лопастями. Вращаясь вместе с ротором, жидкость под действием
центробежной силы отбрасывается к периферии, где создается на­
пор, а в центре ротора образуется р азр е­
женное пространство, в которое под дей •
ствием атмосферного давления устремля- |ff
ется вода по всасывающему трубопрово­
ду 2 , имеющему клапан 1. К корпусу цен­
тробежного насоса присоединяется нагне­
тательный трубопровод 7 с задвижкой 5
и обратным клапаном 6. Д л я пуска цен­
тробежного насоса полость корпуса и
и всасывающего трубопровода должна
быть заполнена водой, для чего на круп­
ных центробежных насосных установках
обычно применяют вспомогательный ва­
куум-насос.
Центробежный землесос по устройст­
ву и принципу действия подобен центро­
бежному насосу, но его ротор имеет мень­
шее количество лопастей, выполняемых
более массивными, так как они быстро
изнашиваются в связи с абразивностью
перекачиваемого материала
(пульпы). I_________________________
Д л я снижения износа лопастей И ДИСКОВ
Рис. 3.3. Схема центробежротора применяют землесосы полуоткрыной насосной установки
того типа со смещенным рабочим коле­
сом, имеющим большее количество сравнительно тонких лопастей.
Техника безопасности. Чтобы обеспечить безопасность работы
установок для гидромеханизации, до пуска в эксплуатацию их ис­
пытывают на давление, превышающее нормальное рабочее давле­
ние для труб на 30, для насосов и землесосов — на 80%. Террито­
рия участка на расстоянии не менее полуторной дальности дейст­
вия струи гидромонитора ограждена знаками, предупреждающи­
ми об опасности пребывания людей на этой территории. Во время
пуска воды ствол гидромонитора должен быть направлен в подош­
ву забоя.
Расстояние между двумя одновременно работающими в забое
гидромониторами должно быть больше дальности максимального
полета струи или каждый гидромонитор должен быть оборудован
ограничителями поворота ствола. Высота уступа не должна превы­
шать 20 м. Расстояние гидромонитора и другого оборудования от
забоя не менее 0,8 высоты уступа. Д л я глинистых плотных пород,
способных к обрушению глыбами, это расстояние не менее 1,2 вы2—1386
33
соты уступа. Рабочие площадки, забой, задвиж ка на трубопроводе
и путь к ней должны быть освещены.
5
•
§ 3.2. Землесосные снаряды
Высокоэффективным средством гидромеханизации карьерных
работ являются землесосные снаряды, представляющие собой пла­
вучую установку с мощными землесосами, которые засасывают
пульпу со дна водоема и перекачивают ее по трубам к месту ук­
ладки.
> '.’Ы
Д л я образования пульпы у открытого конца всасывающего тру­
бопровода устанавливают механические или гидравлические уст­
ройства, разрыхляющие грунт и смешивающие его с водой. Наибо­
лее широко используют механические рыхлители, выполненные в
виде вращающихся фрезы или ротора с ковшами. Рыхлитель при­
водят в движение индивидуальным электроприводом, расположен­
ным на плавучей платформе земснаряда.
В процессе работы землесосный снаряд перемещается так, что­
бы рыхлитель разрабатывал породу на определенной площади. Д л я
этого земснаряд снабжают параллельными широко расставленны­
ми кормовыми сваями, которые попеременно заглубляют канатно­
блочным механизмом в дно водоема и оборудуют носовой лебедкой,
которая такж е попеременно выбирает канат то правого, то левого
якоря. При этом рыхлитель перемещается по зигзагообразным ду­
говым траекториям, смещенным относительно друг друга на рас­
стояние шага, величину которого можно регулировать изменением
угла поворота. Пять барабанов лебедки работают поочередно и мо­
гут иметь общий привод с механизмом переключения для подъема
и опускания правой и левой свай, подъема и опускания рыхлите­
ля и для навивки на барабаны канатов правого или левого якоря.
Землесосный снаряд (рис. 3.4, а) состоит из баржи 1 с землесо­
сом, лебедкой, ходовым и рабочим оборудованием. К ходовому обо­
рудованию здесь относятся сваи 9, а рабочее оборудование вклю­
чает стрелу 6, поворотную ферму 3 со всасывающим трубопрово­
дом 2 и фрезерный рыхлитель 4 с приводом 7. Лебедкой и поли­
спастом 5 ферму с фрезой устанавливают в заданное положение и
включают приводы. Пульпу землесосом транспортируют по пуль­
попроводу | к месту укладки. Звенья пульпопровода имеют гибкие
сочленения, расположены на понтонах, могут наращиваться по дли­
не и устанавливаться в требуемом направлении. Перемещение
земснаряда в забое (рис. 3.4, б) обеспечивает согласованная рабо­
та свай 1 и лебедок 2 с якорями 3.
Глубина разработки грунта землесосным снарядом порядка
15 м от поверхности воды. Напор, развиваемый землесосом,—
0,5 МПа, производительность по грунту достигает 350 м3/ч при ус­
тановленной мощности двигателя 2250 кВт. Применяют и более
34
напиишииіи
а
Рис. 3.4. Землесосные снаряды:
с механическим рыхлителем, б — схема передвижения в забое
мощные землесосные снаряды; их производительность зависит от
свойств разрабатываемого грунта, мощности двигателя землесоса,
дальности транспортирования пульпы и отношения в ней твердого
к жидкому.
v
2*
Е91
Р А З Д Е Л ВТОРОЙ
ОБОРУДОВАНИЕ СКЛАДОВ И ВНУТРИЗАВОДСКОЙ
ТРАНСПОРТ
ГЛ А ВА 4
МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА
§ 4 . 1 . Заводские склады и средства транспорта
Заводские склады предназначены для накапливания, хранения
и поставки потребителям сырья, топлива, различных материалов,
комплектующих изделий и готовой продукции. Они обеспечивают
ритмичную работу отдельных машин, технологических линий, цехов и завода в целом при более или менее продолжительных пере­
рывах в доставке всего необходимого для работы, а также в отгрузке получателям готовой продукции.
В зависимости от свойств материалов и их ценности хранение
материалов и изделий осуществляют в открытых, полузакрытых
и закрытых складах. На заводах сборного железобетона такие
материалы, как песок, щебень, хранят обычно в открытых скла­
дах, арматурную сталь и арматуру — в закрытых и полузакрытых,
а цемент только в закрытых. Однако на выбор типа склада могут
влиять и другие факторы технологического и экономического порядка. Так, для изготовления железобетонных изделий и конструкций, отличающихся высоким качеством или особыми свойствами,
нужны мытые песок и щебень, фракционированные по зерновому
составу; склад должен гарантировать эти материалы от загрязнения и перемешивания, что практически невозможно при хранении
их на открытых площадках. В закрытых складах более благоприятными являются такж е условия для комплексной механиза­
ции и автоматизации складских операций, а в отапливаемых скла­
дах можно поддерживать необходимую для хранения материалов
температуру.
V
-'V-' ■
По назначению склады подразделяют на снабженческие,
внутрипроизводственные и сбытовые, а по характеру обслуживавмого подразделения — на общезаводские, межцеховые и внутрицеховые.
.
.
Расположение складов на территории предприятия должно
обеспечивать удобство ведения разгрузочно-погрузочных работ,
минимальную протяженность и прямолинейность грузопотоков,
возможность комплексной механизации работ с использованием
высокоэффективных машин и оборудования, рельсовых и безрель36
|
1
І
І
1
I
1
1
|
1
К
Я
1
|
1
|
|
1
совых видов транспорта. Складские помещения должны иметь
простую форму в плане, стандартные пролеты и сетку колонн и
соответствовать другим требованиям по проектированию производ­
ственных сооружений. Основные размеры склада зависят от его
расчетной вместимости.
Вместимость складов рассчитывают в соответствии с масшта­
бами производства и необходимым запасом материалов, обеспе­
Рис. 4.1. Технологическая схема прирельсового склада цемента
чивающих бесперебойную работу производственных цехов. Зная
программу производства, рассчитывают суточную потребность в
конкретном материале, а по условиям поставки определяют, на
сколько суток работы необходимо создать запас.
Полезную площадь складов определяют делением потребного
запаса материала на количество, укладываемое на 1 м2 площади
склада. Общая площадь больше полезной на площадь, занятую
проходами, проездами, приемными и сортировочными площадка­
ми, служебными помещениями. Отношение полезной площади к
общей называют коэффициентом использования площади склада.
Он колеблется от 0 , 3 . . . 0,4 (стеллажное хранение в закрытом
складе) до 0 , 6 . . . 0 , 7 (штабельное хранение заполнителей бетона
на открытом складе). Наиболее полно используют площадь под
механизированными закрытыми складами цемента, оснащенными
силосами.
Механизированный прирельсовый склад цемента (рис. 4.1)
оснащен приемным бункером 2, в который цемент может посту37
пать из специальных железнодорожных вагонов-цементовозов,
представляющих собой бункера (хопперы) 3 или цистерны 5 с
донной пневматической разгрузкой, а такж е из обычных крытых
вагонов 4, разгружаемых пневмовсасывающей установкой с филь­
тром 7 и вакуумным насосом 13. Из приемного бункера цемент
пневматическим винтовым насосом 14 подается в бетоносмеси­
тельный цех. Из бункера 2 цемент поступает такж е в промежуточ­
ный бункер 15, откуда пневмоподъемником 1 через переключа­
тель 6 и цементопроводы 8 подается в силосы 9. В них цемент
осаждается и хранится, а доставивший его сжатый воздух прохо­
дит по патрубкам в крышках силосов, очищается в рукавном фильт­
ре 12 и уходит в атмосферу. Из любого силоса посредством пнев­
матического разгруж ателя донной выгрузки 10 цемент подают в
бункер 2 для направления в бетоносмесительный цех, перегрузки
в другой силос или загрузки в емкости внешнего транспорта, на­
пример в цементовоз 11.
j
Стандарты на бетонные смеси и на заполнители для бетона
предусматривают повышенные требования к качеству заполните­
лей и точности соотношения компонентов в бетонной смеси.
В среднем на 1 м3 бетонного или железобетонного изделия рас­
ходуется 0,45 м3 песка и 0,9 м3 щебня. Д л я различных изделий и
классов бетона требуются соответствующие заполнители, отли­
чающиеся не только по зерновому составу, но и по прочности, по­
ристости, влажности, чистоте. Вот почему к складам заполнителей
предъявляются высокие требования. Эти склады должны обеспе­
чить хранение необходимых материалов в расчетных количествах,
удобство разгрузки поступающих материалов и транспортирова­
ние их в складские емкости, а оттуда в бетоносмесительные уста­
новки, должны предотвратить смешивание не только разнородных
материалов, но и однотипных, отличающихся лишь качественными
показателями, обусловленными, например, сменой поставщиков
или местом разработки материала.
Автоматизированный силосно-кольцевой склад заполнителей
вместимостью 650 м3 (рис. 4.2, а) служит для разгрузки и хране­
ния до семи сорторазмеров песка, щебня, гравия, поступающих на
завод железнодорожным транспортом в полувагонах, хопперах и
на платформах, а такж е автотранспортом. Склад имеет подрельсовые бункера 1 для приема материала, гравитационно выгруж ае­
мого через донные люки вагонов с разрыхлением при необходи­
мости бурофрезерной машиной 2 или сбрасываемого с платформ
скребковым сбрасывателем 3. Из бункеров горизонтальные лен­
точные конвейеры подают материал на наклонный ленточный кон­
вейер 4 и далее элеватором 5 в силосы 6 или поворотной течкой 7
на ленточной конвейер 8 для доставки в расходные бункера бе­
тоносмесительного цеха. Из любого силоса материал через донное
разгрузочное устройство 9 и подсилосные вибролотковые затворыпитатели 10 подают в элеватор и на конвейер 8. При загрузке си38
лосов поворотную течку элеватора совмещают с соответствующим
верхним вибролотковым питателем 11.
Более вместительные склады с продольным расположением си­
лосов (рис. 4.2,6) такж е имеют бункер 1, рыхлитель 2, разгруз­
чик 3, конвейер 4 и элеватор 5 для загрузки силосов 6 посредством
верхнего передвижного реверсивного ленточного конвейера 7. Д л я
Рис. 4.2. Автоматизированные силосные склады заполнителей:
а — с кольцевым расположением силосов, б — то же, с продольным
доставки материалов в бетоносмесительный цех завода служит
ленточный конвейер 8 и второй элеватор 9, в загрузочный башмак
которого материал поступает из любого силоса через вибролотковый затвор-питатель 10 и нижний передвижной реверсивный
ленточный конвейер 11.
Автоматизированное управление разгрузочными и транспорти­
рующими машинами при разгрузке подвижного состава, заполне­
нии силосов и выдаче материалов осуществляют с пульта прием­
ного устройства склада, что позволяет значительно повысить про­
изводительность труда и снизить себестоимость складской перера­
ботки материалов.
На предприятиях промышленности строительных материалов
широко используют средства безрельсового дорожного транспорта
для доставки на заводы сырья и материалов, вывоза готовой про­
дукции, а такж е для внутризаводских перевозок. К безрельсовому
39
дорожному транспорту относят грузовые автомобили, автотягачи,
гусеничные и колесные тракторы, прицепные, полуприцепные и с а ­
моходные тележки. Наиболее широко используют бортовые авто­
мобили, автосамосвалы и автомобили специального назначения,
приспособленные для перевозки цемента, молотой извести а л е б а ­
стра, жидкостей, длинномерных грузов, ферм, панелей, объемных
Рис. 4.3. Автоцементовоз
строительных элементов, изготовляемых на заводах ж елезобетон­
ных изделий и домостроительных комбинатах. Например, автоце­
ментовозы предназначены для транспортирования бестарного це­
мента и подаче его при выгрузке из цистерны сжатым воздухом
в силосы склада или расходные бункера бетоносмесительных уста­
новок на расстояния до 50 м по горизонтали или до 25 м по вер­
тикали. Они бывают с одним резервуаром, разгруж аемы м накло­
ном, с двумя резервуарами, установленными на раме автотягача
и разгружаемыми сжатым воздухом, а та к ж е с резервуаром-полу­
прицепом в виде цистерны.
Автоцементовоз (рис. 4.3) состоит из седельного тягача / с
компрессором 2 и цистерны-полуприцепа 3 с разгрузочным патруб­
ком 4 и опорной стойкой 5. Его грузоподъемность 22 т, вмести­
мость цистерны 21 м3, время разгрузки 45 мин.
§ 4.2. Общие сведения о машинах непрерывного транспорта
Машины и установки непрерывного транспорта перемещают
порошкообразные, сыпучие, мелкокусковые и штучные грузы не­
прерывным потоком по определенной траектории с постоянной
производительностью. Перемещение может осуществляться в гори­
зонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях, с загрузкой и
разгрузкой в различных точках траектории, с ответвлением или
частичным отбором материала по пути транспортирования.
Машины непрерывного транспорта имеют меньший коэффи­
циент тары (отношение массы движущ ихся частей машины к мас40
1 ■ ЖШШШШШ
се перемещаемого груза). Например, у ленточных конвейеров он
не превышает 0 ,3 ... 0,5, что значительно меньше, чем у автомо­
бильного и железнодорожного транспорта. Машины непрерывного
транспорта просты по устройству, имеют большое количество одно­
типных деталей, что облегчает и удешевляет их изготовление. Не­
прерывность и постоянство режима работы облегчают управление
машинами и позволяют использовать их в автоматизированных
процессах.
Классификация. Машины непрерывного транспорта подразде­
ляют на машины с тяговым органом (ленточные, пластинчатые,
скребковые и подвесные конвейеры, ковшовые элеваторы) и без
тягового органа (винтовые, вибрационные, роликовые конвейеры,
самотечные желоба и спуски, а также установки пневматического
и гидравлического транспорта); на машины и установки с меха­
ническим, гравитационным (под действием силы тяжести), пнев­
матическим и гидравлическим перемещением груза; на машины
и установки стационарные и передвижные.
Производительность машин и установок непрерывного транс­
порта зависит от погонной нагрузки q (кг/м) и скорости движе­
ния v (м/с) и не зависит от пути транспортирования. В общем
виде производительность (т/ч)
П — (3600/1000) q v = 3 ,6 q v .
(4.1)
При определении погонной нагрузки q в каждом конкретном
случае могут потребоваться дополнительные сведения, например
ширина ленты конвейера и свойства перемещаемого материала
(угол естественного откоса, насыпная масса). При перемещении
материала в ковшах кроме насыпной массы необходимо знать
вместимость ковшей, их шаг и коэффициент наполнения; при
транспортировании штучных однотипных грузов — массу груза
(одной штуки) и шаг укЛ'адки. Производительность может быть
выражена также в объемных единицах (м3/ч) и в штуках (шт/ч).
§ 4.3. Конвейеры с тяговым органом (ленточные, пластинчатые,
скребковые)
Ленточные конвейеры. Конвейеры такого типа широко исполь­
зуют на заводах промышленности строительных материалов, в
карьерах и на строительных площадках для транспортирования
насыпных и штучных грузов в горизонтальной и наклонной плос­
костях с углом подъема до 20°. Наиболее крупные ленточные кон­
вейеры применяют на карьерах. Длина стационарных конвейеров
с одним приводом может достигать 1000 м, а последовательно рас­
положенные конвейеры используют для транспортирования мате­
риалов на десятки километров. Крупные передвижные (самоход­
ные) ленточные конвейеры обеспечивают транспортирование ма­
териалов на расстояние до 100 м при производительности до
4
650 м3/ч. Тяговым и несущим органом ленточных конвейеров я в ­
ляется замкнутая лента, поддерживаемая роликами и приводимая
в движение барабаном {4].
Ленточные конвейеры классифицируют по форме ленты (плос­
кие и лотковые); по типу ленты (тканевые прорезиненные, сталь­
ные цельнокатаные, стальные сет­
чатые); по способу разгрузки А
(с
концевого барабана, с промежуточ­
ной разгрузкой скребком или б ар а­
банной тележкой).
Ленточный конвейер (рис. 4.4)
имеет раму 4, опирающуюся на стой­
ки 11, бесконечную (замкнутую)
ленту 2 из прорезиненной ткани,
огибающую приводной барабан /,
отклоняющий 13 и натяжной 7 ба­
рабаны и проходящую под скреб­
Qками сбрасывающего устройства 3.
<
и
»х
Груженая
рабочая
верхняя
ветвь
о
а
хо ленты опирается на поддерживаю­
щие ролики 5, нижняя ветвь — на
»х
ролики 12. Подшипники натяжного
3
X
sr
барабана
7
укреплены
в
подвижной
о
н
X раме, которая опирается на катки
е? 10 и оттягивается грузом 9 посред­
ством троса, переброшенного через
направляющие блоки 8. Сбрасыва­
и
ющая тележка, обеспечивающая бо­
S
а
ковую разгрузку, может передви­
гаться вдоль рамы конвейера. З а ­
грузочное устройство 6 такж е мо­
жет быть передвижным. При отсут­
ствии специальной сбрасывающей
тележки материал
сбрасывается
скребками или свободно падает с
концевого барабана.
К о н в е й е р н ы е л е н т ы рабо­
тают при значительных натяжениях,
частых колебаниях температуры, ме­
ханическом воздействии абразивных
материалов. Ленты изготовляют из
нескольких (от 2 до 12) слоев специальной кордной ткани, соеди­
ненных вулканизированной резиной стандартной ширины от 300
до
00 мм. Выпускают такж е специальные ленты — морозостойкие
(для температуры до
45°), теплостойкие с асбестовой прокладкой
(для температуры до 100°), повышенной прочности (для конвейеров
оольшои длины) с вмонтированными продольными стальными четырехмиллиметровыми тросами.
42
Д ля получения замкнутой ленты конвейера концы ленты соеди­
няют. Лучший способ соединения — склейка резиновым клеем с
последующей вулканизацией. Применяют также шарнирное соеди­
нение посредством металлических петель и стержня.
Лента конвейера опирается на
роликовые
опоры
(рис. 4.5,а). Д ля лотковой ленты каждая опора состоит из трех
Рис. 4.5. Сборочные единицы ленточных конвейеров:
а — роликоопора, 6 — привод, е — винтовое натяжное устройство, г — ленточный оста­
нов
роликов: среднего, расположенного горизонтально, и двух боко­
вых, установленных под углом 20°; для плоской ленты ролик один,
горизонтальный. Оси роликов установлены на шарикоподшипни­
ках, которые тщательно заполняют смазочным материалом и з а ­
крывают уплотняющими манжетами, чтобы в них не попадала
пыль.
Лента приводится в движение силами трения при вращении
приводного барабана 1 (рис. 4.5,6) от электродвигателя 3 через
редуктор 2. Д л я увеличения тягового усилия приводной барабан
футеруют прорезиненной лентой, применяют отклоняющие б а р а ­
баны или двухбарабанный привод (что увеличивает угол охвата),
43
или используют привод с прижимающей лентой для увеличения
сил трения. При отключении двигателя у наклонного конвейера
ленту от обратного движения (под действием силы тяжести груза)
удерживает храповой или ленточный останов (рис. 4.5,г). Он
представляет собой закрепленный на раме конвейера кусок про­
резиненной ленты 1, свободный конец которой вставлен между б а ­
рабаном 5 и холостой ветвью ленты 2. При вращении барабана
против часовой стрелки конец ленты 1 не мешает вращению и
удерживается планками 4, упирающимися в выступы 3. При пово­
роте барабана по часовой стрелке свободный конец ленты 1 за т я ­
гивается между барабаном и конвейерной лентой, останавливая
барабан. Д л я очистки ленты от приставшего к ней материала
применяют скребки или вращающиеся щетки, устанавливаемые
под приводным барабаном.
:
Н а т я ж н ы е у с т р о й с т в а бывают грузовые (см. рис. 4.4)
и винтовые (рис. 4.5, в). В винтовом натяжном устройстве посред­
ством винтов 4 подвижные подшипники 1 перемещаются в направ­
ляющих 2 рамы 3 и тем самым создают натяжение ленты 5.
При эксплуатации ленточных конвейеров необходимо следить,
чтобы все ролики свободно вращались, а их оси были строго пер­
пендикулярны оси конвейера, чтобы лента не сдвигалась в сто­
рону. Лента конвейера должна быть хорошо натянута, чтобы не
было проскальзывания ее по приводному барабану. Остановке кон­
вейера должно предшествовать перекрытие загрузочных устройств
и полное освобождение ленты от материала.
Пластинчатые конвейеры по принципу действия подобны лен­
точным. Пластинчатый конвейер состоит из опорной рамы, плас­
тинчатой ленты, привода и загрузочного устройства. В неподвиж­
ных подшипниках рамы от привода вращается вал с приводными
звездочками. В подвижных подшипниках, упирающихся в винтовое
натяжное устройство, свободно вращ ается ось с натяжными звез­
дочками. На каждую пару звездочек надета шарнирно-пластинча­
тая цепь, ролики которой опираются на поддерживающие рельсы
опорной рамы. К звеньям параллельных цепей прикреплены сталь­
ные пластины, образующие ленту. Смежные пластины перекрыва­
ют друг друга.
•Материал из загрузочного устройства попадает на пластины,
продвигается вместе с ними и сбрасывается при огибании лентой
приводных звездочек. Б лагодаря роликовым опорам и большой
прочности пластин пластинчатые конвейеры обладаю т большой
грузоподъемностью, могут транспортировать тяж елые штучные
грузы и горячие материалы. К недостаткам пластинчатых конвейе­
ров относятся их большая металлоемкость и сложность конструк­
ции.
ш
Скребковые конвейеры подобно пластинчатым имеют привод­
ные звездочки с шарнирно-пластинчатыми цепями, но к звеньям
цепей на некотором расстоянии друг от друга прикрепляются
скребки, которые не образуют сплошного настила, а передвигают
44
материал по желобу перед собой к разгрузочному отверстию.
Скребковые конвейеры просты по устройству, могут иметь гори­
зонтальные, наклонные и вертикальные участки. К недостаткам
скребковых конвейеров относится большой расход энергии и более
быстрый износ цепей, скребков, желоба.
Применяют также подвесные конвейеры, каждый из которых
состоит из замкнутого гибкого тягового органа (каната или це­
пи), соединяющего между собой каретки с подвешенными к ним
полками с грузом. Каретки опираются на замкнутый монорельс,
трасса которого может иметь горизонтальные и наклонные участ­
ки с крутыми поворотами в горизонтальной плоскости.
Производительность ленточных, пластинчатых, скребковых и
подвесных конвейеров зависит от количества груза, размещенного
на одном метре грузовой ветви конвейера, и скорости тягового
органа и определяется по формуле (4.1).
Ковшовые элеваторы. Они служат для вертикального и круто­
наклонного перемещения сыпучих, мелкокусковых и мелкоштучных
грузов с помощью ковшей, размещенных на гибком тяговом орга­
не. При наклонном перемещении угол к горизонту составляет бо­
лее 75°.
Ковшовые элеваторы классифицируют по направлению транс­
портирования (вертикальные и наклонные); по типу тягового ор­
гана (ленточные, одно- и двухцепные); по типу ковшей (с глубо­
кими, мелкими и чешуйчатыми ковшами); по расположению ков­
шей (с расставленными и сомкнутыми ковшами); по характеру
загрузки (зачерпывающие элеваторы и с засыпкой непосредствен­
но в ковши); по способу разгрузки и скорости движения ковшей
(быстроходные с центробежной разгрузкой и тихоходные с само­
течной разгрузкой).
Ковшовый элеватор (рис. 4.6, а) состоит из ленты 1 с ковша­
ми 2. Лента надета на приводной барабан 3 и натяжной барабан,
который находится в баш маке 4 и может вместе с подшипниками
вала перемещаться винтовым устройством 5, обеспечивая необхо­
димое натяжение ленты. Приводной барабан 3 и привод, состоя­
щий из электродвигателя и редуктора, образуют приводную голов­
ку элеватора, имеющую разгрузочный патрубок. Приводную го­
ловку элеватора монтируют на опорных конструкциях и соединяют
с башмаком прямоугольной шахтой из листовой стали д л я предот­
вращения пыления и потери материала при транспортировании.
Ковши разгружаются при огибании ими барабана. Материал
под действием центробежной силы и силы тяжести отбрасывается
вниз и в сторону и попадает через разгрузочное отверстие в течку.
Аналогичную конструкцию имеет ковшовый элеватор с цепями, на­
детыми на приводные и натяжные звездочки (рис. 4.6,6).
Производительность (т/ч) элеватора
n = 3 ,6 q v = 3 ,6 V p k tlv/a,
где V — геометрическая вместимость
ковша,
(4.2)
м3;
р — насыпная
45
плотность материала (масса в единице объема в разрыхленном
состоянии), кг/м3; kH коэффициент напо.
ковшей; а — шаг
ковшей; v
скорость тягового органа, м/с.
Элеваторы занимают мало места в плане и являются наиболее
удобным видом непрерывного транспорта при большой высоте
А
Рис. 4.6. Элеваторы:
а — ковшовый ленточный, б — ковшовый цепной, в — люлечный
подъема материала. Их широко применяют на заводах промыш­
ленности строительных материалов.
Кроме ковшовых на многих заводах для вертикального пере­
мещения штучных грузов применяют
люлечные
элеваторы
(рис. 4 .6 ,в). У таких элеваторов люльки 3 подвешивают к ц е п я м 2
шарнирно, а звездочки 1 и 4 закрепляют на валах консольно, б л а­
годаря чему люльки постоянно сохраняют вертикальное положе­
ние. При большом диаметре звездочек люльки проходят над при­
водным валом.
§ 4.4. Конвейеры без тягового органа (винтовые,
вибрационные, роликовые)
Винтовые конвейеры. Винтовой конвейер (рис. 4.7, а) состоит
из корытообразного желоба 4, прикрепленного торцовыми 8 и
промежуточными опорами к поддерживающим конструкциям.
Внутри желоба проходит вал S с винтовой поверхностью 6. Вал
поддерживается концевыми 3 и промежуточными 5 подшипника46
ми. Концевые подшипники воспринимают такж е и осевое давление,
возникающее как реакция от усилия развиваемого винтом
при продвижении материала. В крышке желоба имеется загрузоч­
ное отверстие 7, а в днище — разгрузочное 10. Вал приводится в
движение от электродвигателя 1 через редуктор 2. Валы соеди-
а
Рис. 4.7. Винтовой конвейер:
общий вид, б — сплошной винт, в — ленточный винт, г — лопастной винт
нены между собой муфтами. Материал, загружаемый в желоб,
подхватывается винтовой поверхностью и продвигается так же,
как продвигается гайка вдоль вращающегося винта, если направ­
ляющие удерживают гайку от проворачивания. Д л я того чтобы
материал не проворачивался вместе с валом, угол подъема вин­
товой поверхности должен быть меньше угла трения для данного
материала.
Винтовые конвейеры со сплошной винтовой поверхностью
(рис. 4.7,6) применяют для транспортирования пылевидных и сы­
пучих материалов. Д л я мелкокусковых материалов применяют
винтовые поверхности в виде ленты, прикрепленной к валу спи­
цами (рис. 4.7,в). Перемещение пластичных и вязких материалов
(иногда с одновременным перемешиванием) лучше осуществляет­
ся лопастными прерывистыми винтами (рис. 4.7,г). Винтовые кон­
вейеры компактны, герметичны, позволяют осуществлять загрузку
и выгрузку в нескольких местах по пути транспортирования. К не­
достаткам относят повышенный расход энергии и истирание м а­
териала между поверхностями винта и желобом.
Производительность (т/ч) винтовых конвейеров
П — 6 0 я / > 25 л Л р / 4 ,
(4 .3 )
47
где D — диаметр транспортирующего винта, м; s — шаг винта, м;
п — частота вращения винта, мин-1; k — коэффициент, учитываю­
щий наполнение желоба, разрыхление, возврат и проворачивание
материала; р — плотность материала, т/м3.
*
Д л я перемещения материала вдоль желоба на небольшие рас­
стояния применяют вибрационные конвейеры, у которых вибровоз­
будители, различных конструкций создают направленные колеба­
ния желоба, встряхивание материала и его продвижение. Суще­
ственным недостатком таких конвейеров является большой шум во
время работы.
Роликовые конвейеры (рольганги). Н а заводах промышлен­
ности строительных материалов приводные и неприводные роли­
ковые конвейеры применяют для перемещения штучных грузов и
продукции при поточном способе производства, а такж е для пере­
мещения технологического оборудования — поддонов, форм. На
приводных конвейерах груз перемещается силами трения между
грузом и поверхностью вращающихся роликов. Вращение роликов
осуществляется коническими или цепными передачами. На непри­
водных роликах груз продвигается толкателями или под действи­
ем сил тяжести при наклонном расположении роликовой рамы.
§ 4.5. Пневматический транспорт
Пневматическое транспортирование материалов может осуще­
ствляться двумя способами — по трубам и аэрожелобам. С по­
мощью всасывающей или нагнетательной установки в трубопро­
воде создается воздушный поток, который перемещает частицы
материала. В аэрожелобе материал насыщается воздухом, приоб­
ретает свойство текучести и при небольшом уклоне перемещается
под действием сил тяжести. Оба способа широко применяют для
транспортирования сухих тонкоизмельченных материалов (цемен­
та, молотого угля), а такж е для зернистых, мелкокусковых и во­
локнистых материалов (полистирол, древесная щепа, асбестовое
и древесное волокно). Перспективным является пневмотранспор­
тирование любых материалов, продуктов и изделий по трубам в
специальных контейнерах.
*■"'
По сравнению с механическим транспортированием перемеще­
ние по трубам имеет большие преимущества. М атериал переме­
щается в герметичном трубопроводе, который может иметь гори­
зонтальные, вертикальные и наклонные участки и не загром ож ­
дает площади цеха. М атериал может подаваться одновременно
из нескольких пунктов загрузки и направляться в несколько пунк­
тов выгрузки. Установки работают в большом диапазоне произ­
водительностей, (от 20 до 300 т/ч) и дальностей транспортирования
(от 2 0 . . . 3 0 м до 2 км). Процесс транспортирования легко под­
дается автоматизации.
К недостаткам пневматического транспортирования по трубам
относятся большой расход энергии и ограниченное количество ви48
дов материалов, эффективно транспортируемых этим способом.
Транспортирование по аэрожелобам происходит лишь под уклон
( 3 . . . 4 %) , но с весьма незначительным расходом энергии.
Всасывающая установка (рис. 4.8, а) работает следующим об­
разом. Благодаря разрежению, создаваемому вакуум-насосом 7,
материал засасывается одним или несколькими соплами 1 и про-
а
Рис. 4.8. Схемы пневмотранспортных установок:
всасывающей, б — нагнетательной, в — комбинированной всасывающе-нагнетательной
двигается по трубопроводу 2 к разгрузочному устройству 3, от­
куда через шлюзовой затвор 4 попадает в силос 5. Воздух с не­
которым количеством частиц материала попадает в фильтр 6 и,
пройдя вакуум-насос, уходит в атмосферу по трубопроводу 8.
Циклон и фильтр обычно объединяют в одной вертикальной кон­
струкции. Разреж ение в системе около 0,05 МПа, дальность транс­
портирования ограничена. Установки, работающие по всасываю­
щей схеме, применяют для разгрузки вагонов с цементом.
В установке, работающей по нагнетательной схеме (р и с.4.8,б ),
сжатый воздух от компрессора 1 поступает в сборник 2 и через
фильтр 3 в трубопровод 4. В этот ж е трубопровод из бункера 5
винтовым 6 или камерным питателем подается материал, который
49
вместе с воздушным потоком продвигается по трубопроводу 7 и
фильтре
в атмосферу. Сборники и фильтры имеют шлюзовые затворы-пи­
татели Ц Компрессор создает давление до 0,6 М П а, благодаря
чему нагнетательные установки могут эффективно работать при
больших дальностях транспортирования [12].
В комбинированных установках компрессор располагается
между всасывающей и нагнетательной частями и одновременно
путем всасывания подает материал к нагнетательному трубопро­
воду. П рименяю щ аяся на складах цемента всасывающе-нагнетательная установка (рис. 4.8, в) состоит из двух частей, объединен­
ных вакуум-насосом 16. Всасываю щ ая часть установки может з а ­
би рать цемент из силосов 3 по трубопроводу 9, из бункера 15, в
который цемент поступает через отверстие 14 из сам оразгруж аю щихся железнодорожных вагонов, а так ж е из вагонов 12, р азгр у ­
ж аем ы х рыхлительно-всасывающей установкой 13. В каж дом слу­
чае нужный трубопровод соединяется со сборником 10 поворотом
соответствующего трехходового переключателя 5. В сборнике 10
и фильтре 11 цемент осаж дается и пневмовинтовым питателем 17
направляется в камеру насыщения воздухом (через пористые
плитки 18) и затем через инжектор 19 в нагнетательный трубо­
провод 8. Воздух из сборника 10 проходит через ткань рукавного
ф ильтра 11 и ротационным вакуум-насосом 16 т а к ж е н ап р авл яет­
ся в нагнетательный трубопровод. Д л я облегчения разгрузки бун­
керов и силосов они снабжены аэроднищ ами 2 и пневм оразгруз­
чиками /. Сжатый воздух дл я аэрации и воздух, поступающий в
нагнетательный трубопровод, подают от компрессора 21 по трубо­
проводам 20.
үз
агнетательная
система обеспечивает подачу
ННН
Ц
И I до 50 т цемента
в час на расстояние до 200 м при высоте подачи, равной 20 м.
нагнетательному трубопроводу цемент можно подавать в люО ОИ силос ІІГТІІ
__ л **
или nв расходныйА бункер
4 бетоносмесительного цеха
при соответствующей установке трехходовых переключателей 5.
ь у н к ер 4 и силосы оборудованы рукавными фильтрами 7 для
очистки выходящего воздуха. Д л я равномерной загрузки всех
фильтров силосы объединены между собой соединительными пат­
рубкам и 6.
Д л я создания воздушного потока сл у ж ат вакуумные насосы,
компрессоры, вентиляторы, которые изготовляют с вращ ательны м
движением рабочего органа (роторные, центробежные) и с возвратно-поступательным движением (поршневые). Их подбирают
по каталогам в зависимости от необходимого расхода воздуха и
Расход воздуха определяют с учетом весовой конц нтрации смеди и рабочей скорости потока смеси (для цемента
„7
' ' Д авление воздуха определяю т в зависимости от пло­
т я т _н®неречного сечения трубопровода, длины и сложности
Ж
?пп » ТРУ пРов°Д°в применяют стальные трубы диаметром
o u . . . juu мм. Д л я всасывающих установок применяют т а к ж е гиб”
50
I
л
------ ------------- *
' Щ 0 ------ ----------- -----------—
ЩШ
ч ------ — ' -
IЯ Я
^
VШ
т * т
■'
V
'
в
w
ж *
j
IB
*
кие трубопроводы 1 (рис. 4.9,а ), присоединяемые к всасывающему
наконечнику — соплу 2.
Д л я загрузки пылевидного материала в трубопровод применя­
ют шлюзовые, камерные и винтовые загрузочные устройства —
питатели. Камерные и винтовые загрузочные устройства называют
такж е пневматическими насосами. Загрузочные устройства долж ­
ны обеспечивать равномерную и непрерывную подачу материала
при сохранении необходимой герметичности. В шлюзовом загру­
зочном питателе (рис. 4.9,6) это достигается точной подгонкой
вращающегося барабана 1 к цилиндрическому корпусу 2. Такие
устройства используют н для разгрузки материалов из сборников
и фильтров при давлении менее 0,15 МПа.
Д л я загрузки материала в систему, находящуюся под давле­
нием, превышающим 0,15 МПа, применяют винтовые загрузочные
устройства (рис. 4.9, в), у которых в смесительную камеру 3 ма­
териал из воронки 1 бункера подается быстровращающимся вин­
том 2. Винт имеет особо изготовленную винтовую поверхность с
уменьшающимся шагом, что обеспечивает уплотнение материала,
препятствующее просачиванию воздуха из смесительной камеры
в бункер. Сжатый воздух поступает в нижнюю часть смесительной
камеры 3 через два ряда трубок 4. Воздух разрыхляет материал,
насыщает его и образует легкоподвижную пылевоздушную смесь,
которая транспортируется по трубопроводу 5.
Двухкамерный пневматический насос (рис. 4.9, г) обеспечива­
ет непрерывность подачи благодаря автоматическому переключе­
нию камер. Загрузка камер осуществляется через конические к л а ­
паны 6 с помощью реверсивного винтового питателя 5. При напол­
нении резервуара до высоты указателя уровня 4 он замыкает
контакты электрической цепи 2 перемещения золотника /, который
обеспечивает переключение соответствующих клапанов, и пыле­
воздушная смесь начинает поступать в магистральный трубопро­
вод 3 из заполненной камеры, а другая камера в это время напол­
няется материалом. Камерные насосы расходуют энергии на 30%
меньше, чем винтовые, и не имеют быстроизнашиваюшихся частей,
но винтовые значительно компактнее.
Пневмотранспортные ж елоба. Пневмотранспортные желоба
(аэрож елоба) используют для горизонтального транспортирова­
ния цемента и других порошкообразных материалов на расстояния
до 100 м. Аэрожелоб (рис. 4.10, а) состоит из желоба 4, установ­
ленного на опорах 6 и разделенного внутри продольной пористой
перегородкой 5, вентилятора 1, подающего воздух под давлением
3 . . . 4,9 кП а в нижний канал по трубопроводу 2, и загрузочного
устройства 3, подающего материал в верхний канал. В крышке
ж елоба имеются окна, закрытые матерчатыми фильтрами, через
которые воздух уходит в атмосферу. Пористая перегородка 5 мо­
ж ет быть выполнена из микропористых керамических плиток 1
(рис. 4.10,6) или из специальной ткани / (рис. 4.10,в).
51
53
Насыщенный капиллярно распределенным воздухом, прошед­
шим через поры перегородок, порошкообразный материал приоб­
ретает свойство текучести и двигается под уклон по желобу с
большой скоростью, обеспечивая высокую производительность
установки. При ширине ж елоба 400 мм, толщине слоя аэропуль­
пы 150 мм и наклоне ж елоба 4° вентилятор с электродвигателем
Рис. 4.10. Пневмотранспортный желоб:
а — схема установки, 6 — керамическая перегородка, в — то же, тканевая
мощностью 4,5 кВт обеспечивает перемещение 250 т цемента в
час. Микропористые плитки применяют такж е для устройства
аэроднищ в силосах и бункерах для удобства их разгрузки.
При эксплуатации пневмотранспортных установок необходимо
тщательно следить за плотностью всех соединений, так как под­
сос или утечка воздуха снижают эффективность работы установ­
ки. Необходимо следить за равномерностью подачи материала и
не допускать поступления в пневможелоба и трубопроводы в л а ж ­
ного материала. Подача воздуха долж на предшествовать началу
подачи материала при пуске установки, а при остановке ее воз­
дух необходимо подавать некоторое время после прекращения
подачи материала.
54
ГЛАВА 5
П О ГРУ ЗО Ч Н О -РА ЗГ РУ ЗО Ч Н Ы Е МАШИНЫ
§ 5.1. Погрузчики периодического и непрерывного действия
Д л я механизации погрузки, разгрузки и штабелирования сыпу­
чих, мелкокусковых и штучных грузов на заводах строительных
материалов применяют различные погрузочно-разгрузочные маш и­
ны — передвижные и стационарные, периодического и непрерыв­
ного действия, с электрическими двигателями и двигателями внуПогрузчики
непрерывного
действия имеют транспор­
тирующее устройство, от
длины которого зависит
дальность подачи мате­
риала. Погрузчики перио­
дического действия транс­
портируют материал б л а­
годаря собственному пере­
движению, поэтому д а л ь ­
ность транспортирования
ограничивается лишь эко­
номическими соображени­
ями (обычно не превыша­
ет 50 м ).
Погрузчики периодиче­
ского действия подразде­
ляю т на универсальные,
имеющие сменное рабо­
чее оборудование (вилки
„
„ .
и захваты д л я штучных
Рис- 5Л* " « “ «рузчик
грузов, ковши дл я сыпу­
чих), и специальные с ковшом для сыпучих и мелкокусковых м а ­
териалов.
Автопогрузчики конструируют на базе грузовых автомобилей,
и они являются универсальными машинами со сменным оборудо­
ванием. Автопогрузчик (рис. 5.1) грузоподъемностью 5 т состоит
из ходовой тележки и механизма подъема груза. Колеса 10, свя­
занные с рулевым устройством, расположены в задней части хо­
довой тележки. Н ад ними установлен автомобильный двигатель.
Сдвоенные колеса 11 расположены спереди. На них опирается
грузоподъемное устройство, состоящее из опорной рамы 1, в на­
правляющих которой плунжером 9 гидроподъемника 2 передвига­
ется телескопическая рам а 3 с поперечиной 5. На осях телескопи­
ческой рамы укреплены звездочки 6, которые грузовыми цепями 8
поднимают каретку 7 с вилочным захватом 4 или другим рабочим
55
оборудованием. Р ам а 1 может наклоняться двумя гидроцилиндра­
ми для большей устойчивости груза при передвижении.
З а время работы при опущенном вилочном захвате автопогруз­
чик, двигаясь вперед, перемещает рычаги захвата под груз, уло­
женный на подставки, приподнимает его и выносит из штабеля,
затем передвигается к месту укладки. Кроме вилочного захвата
на автопогрузчике применяют крюк или грейфер, ковш, вилочный
захват для Труб .и друғре рабочее оборудование. При работе в з а ­
крытых помещениях применяют электропогрузчики с электродви­
гателем, работающим от акку*
муляторных батарей, так как
выхлопные газы двигателеи
внутреннего сгорания загрязня­
ют атмосферу.
Специальные
погрузчики
представляют собой навесное
1+гЪоборудование на гусеничных
или колесных тракторах или
специальные машины. Ковшо­
вый погрузчик (рис. 5.2) монтируется на гусеничном трак­
Рис. 5.2. Универсальный ковшовый по­ торе. Он имеет рычажно-гид­
грузчик
равлическую систему управле­
ния и сменное рабочее обору­
дование, к которому относятся: двухчелюстной ковш, ковш с боко­
вой выгрузкой, захват для штучных грузов, камней, пней и т. п.,
вильчатый захват для погрузки асбеста, минеральной ваты и д ру­
гих волокнистых материалов.
>
Щ1 If I
Погрузчики непрерывного действия обеспечивают высокую про­
изводительность при сравнительно небольшом расходе энергии.
Эти погрузчики самоходные, с пневмоколесным или гусеничным
ходовым оборудованием, имеют устройства
виде винтов, загре­
бающих лап, фрезерных головок или колес с ковшами для захвата
и подачи материала на транспортирующие устройства. В качестве
транспортирующих устройств применяют ленточные, пластинчатые
и скребковые конвейеры, а такж е ковшовые элеваторы. Управле­
ние всеми механизмами из кабины машиниста.
Элеваторный погрузчик самоходный с пневмоколесным ходо­
вым оборудованием (рис. 5.3) имеет наклонный ковшовый элева­
тор с рабочей верхней ветвью. Материал зачерпывается ковшами
снизу вверх у основания штабеля. К ковшам материал непрерывно
подгребают короткие боковые винты, имеющие правую и левую
нарезки, благодаря чему оба винта подгребают материал с боков
к оси погрузчика, т. е. к ковшам. Винты имеют сплошную или
ленточную винтовую поверхность или отдельные лопасти, распо­
ложенные по винтовой поверхности. Элеватор может изменять
угол наклона. М атериал из ковшей разгружается в спусковой ло­
ток или на ленточный конвейер.
56
Скребковые погрузчики с нагребающими лапами служат для
погрузки сыпучих и кусковых материалов из штабелей. Погрузчик
надвигается на штабель, л а ­
пы загребают материал и
подают его на пластинчатый
конвейер, который поднима­
ет материал на необходимую
высоту и грузит в транспорт­
ные средства. Аналогично
действуют роторные погруз­
чики, зачерпывающие материал из штабеля ковшами,
закрепленными на вращ аю ­
щемся колесе (роторе).
Рис- 53- Элеваторный погрузчик непрерыв­
на складах пластичных
ного Действия
глинистых материалов заво ­
дов керамзитового гравия и других в качестве погрузчиков непре­
рывного действия используют такж е многоковшовые экскаваторы
поперечного копания.
§ 5.2. Разгрузчики заполнителей и цемента
Разгрузчики заполнителей с платформ. Песок, щебень, гравий
и другие сыпучие материалы поступают на склады заводов ж ел е­
зобетонных изделий в полувагонах и на платформах. Платформы
не имеют донных разгрузочных люков и после открывания бортов
разгружаю тся скребковыми разгрузчиками. При наличии подрельсовых бункеров используют стационарный скребковый разгрузчик,
у которого над платформой с размахом, превышающим ее ширину,
возвратно-поступательно двигается скребок, сбрасывающий мате­
риал в бункер по обе стороны платформы, в то время как саму
платформу медленно продвигает по рельсам маневровая лебедка.
Стационарный скребковый разгрузчик (рис. 5.4, а) состоит из ста­
нины 4, по направляющим вертикальных стоек которой двумя
домкратами может перемещаться рама с разгрузочной балкой 5.
Подняв балку на необходимую высоту приводом 7, ей сообщают
возвратно-поступательное движение приводом 3 в направляющих
обоймы 6. При этом скребок 1 сбрасывает материал с платформы
в подрельсовый бункер, из которого он поступает по наклонному
ленточному конвейеру на горизонтальный ленточный конвейер
надштабельной эстакады и сбрасывается в штабель.
Управляет механизмами разгрузчика и маневровой лебедкой,
продвигающей платформу, оператор с пульта 2. Производитель­
ность стационарных разгрузчиков до 300 т/ч, полный ход скребка
4650 мм. Вертикальный ход скребка до 500 мм.
Преобразование вращательного движения приводного вала в
возвратно-поступательное движение балки и скребка с большим
размахом осуществляют реверсивным цепным механизмом. На
57
схеме механизма (рис. 5.4,6) показаны балка 1, направляющие
ролики 2, ведущая звездочка 3, шарнирно-пластинчатая цепь 4,
водило 5, прикрепленное к пальцу шарнира цепи, прорезь 6 балки
и натяжная звездочка 7. При вращении звездочки по часовой
стрелке и движении водила, размещенного в прорези балки, с
Рис. 5.4. Стационарный скребковый разгрузчик Т-182А для платформ
верхней ветвью цепи балка со скребком двигается слева направо
(по чертежу), а после огибания водилом звездочки 7 и движении
его с нижней ветвью цепи направление движения балки изменится
на противоположное. Ход балки определяется размером L, а тор­
можение и разгон балки при смене направления ее движения про­
исходят на участке /, что снижает динамические нагрузки на ме­
ханизм привода.
58
Конструктивные особенности привода механизмов разгрузчика
представлены на кинематической схеме (рис. 5.4,в), на которой
изображены скребок /, балка 2, опорные ролики 3, воспринимаю­
щие усилия в горизонтальной плоскости, направляющие 4 каре­
ток вертикального перемещения балки, опорные ролики 5, вос­
принимающие усилия в вертикальной плоскости, натяж ная звез­
дочка 6 цепного механизма возвратно-поступательного движения
балки, цепь 7, цепная передача 8 и ее натяжное устройство 9,
электродвигатель 10 привода механизма горизонтального движ е­
ния скребка, привод 11 механизма вертикального перемещения
балки с коническими передачами, гайками-шестернями 12 и ходо­
выми винтами 13.
Разгрузчики для полувагонов. Основная масса заполнителей
поступает на склады заводов железобетонных изделий в полува­
гонах, которые разгружаю т в подрельсовые бункера через донные
люки. Т акая схема требует сооружения подземных емкостей с пи­
тателями и выдающими транспортными средствами, наклонных и
горизонтальных высокорасположенных галерей для ленточных
конвейеров, значительных затрат трудно поддающихся механиза­
ции операций по открыванию и закрыванию люков полувагонов
и удалению из полувагонов остатков материалов, остающихся на
крышках люков (угол их наклона значительно меньше угла есте­
ственного откоса материала) и на балках рамы. Поэтому при
больших объемах разгрузки и хранения заполнителей на складах
более целесообразна разгрузка составов из платформ и полуваго­
нов без открывания бортов и люков подвижного состава и непо­
средственная укладка материалов в прирельсовые штабеля само­
ходными портальными разгрузчиками-штабелерами. Н а заводах
железобетонных изделий с годовым выпуском изделий до 25 тыс. м3
применяют разгрузчики с ковшовым элеватором и подгребающи­
ми винтами производительностью 1 0 0 ... 120 т/ч (ПЗ-240), а на
заводах с выпуском 5 0 . . . 110 тыс. м3 изделий в год — разгрузчики
с двумя ковшовыми элеваторами производительностью 3 0 0 . ..
400 т/ч.
Разгрузчик ПЗ-240 (рис. 5.5, а) состоит из портала, ковшового
элеватора, приемного и отвального ленточных конвейеров, приво­
дов механизма и пульта управления. Портал 1 охватывает плат­
форму или полувагон и при включении привода ходовых колес
движется над ними по колее шириной 5000 мм. Ковшовый эл ева­
тор 2 с сомкнутыми ковшами смонтирован на поворотной раме,
которую поднимают и опускают лебедкой. При движении ковши
элеватора зачерпывают материал, поднимают его и при огибании
цепями приводных звездочек ссыпают в бункер над горизонталь­
ным реверсивным ленточным конвейером 3, с которого материал
поступает на отвальный ленточный конвейер 4 и штабелируется
с любой стороны рельсового пути на расстоянии до 14 м, считая
по осям штабеля и рельсовой колеи. Управляет всеми механизмами
оператор из кабины 5. К ковшам материал непрерывно подгре59
I
бают винтовые лопасти 1 (рис. 5.5,6), укрепленные на удлиненном
валу натяжных звездочек элеватора 2, чем достигается разгрузка
платформы или полувагона по всей их ширине.
Д л я разгрузки открытых железнодорожных вагонов широко
применяют различные грейферные краны: стреловые на гусенич­
ном, пневмоколесном и железнодорожном ходу, портальные и
мостовые. Недостатками таких кранов являются цикличность их
действия, большая масса ковша и необходимость предваритель­
ного рыхления смерзшихся материалов при канатной подвеске
ковша. Последнего недостатка не имеют специально сконструиро­
ванные грейферные разгрузчики с принудительным заглублением
ковша в материал и гидравлическим механизмом замыкания че­
люстей, смонтированные на самоходных порталах, снабженных
приемным бункером и отвальным ленточным конвейером.
Портально-грейферный разгрузчик платформ и полувагонов со­
стоит из портала 1 (рис. 5.5, в), тележки с гидроприводом 2, гид­
равлического грейфера 3, механизма 4 подъема и опускания
штанги грейфера, бункера 5 с питателем и отвального конвейе­
ра 6 с промежуточным сбрасывателем 7. Перед разгрузкой мате­
риала разгрузчик перемещают к соответствующему штабелю, под­
нимают ковш за габарит приближения строений и подают под
ковш груженый вагон. В раскрытом положении ковш штангой
опускают на материал, челюсти ковша смыкаются, захватывая
порцию материала, которая в ковше поднимается штангой, пере­
мещается кареткой к приемному бункеру и ссыпается в него при
раскрытии челюстей ковша. Питатель бункера равномерно выдает
материал на отвальный ленточный конвейер, а ковш возвращается
в вагон и берет новую порцию материала. Гидропривод ковша
обеспечивает разгрузку смерзшихся материалов без предваритель­
ного рыхления. Ковш не транспортирует каждую порцию материа­
ла к месту укладки ее в штабель, как в обычных грейферных
кранах, а это обеспечивает короткий цикл работы разгрузчика и
высокую его производительность, достигающую 150 т/ч при вме­
стимости ковша 1,5 м3.
Д л я разгрузки смерзшихся материалов применяют бурорыхлительные установки и виброрыхлители. Стационарная бурофрезер­
ная рыхлительная установка БРМ-80 состоит из портальной р а­
мы, по направляющим которой посредством лебедки поднимается
и опускается каретка с четырьмя вертикальными бурофрезами.
При верхнем положении каретки железнодорожный состав подают
на разгрузку, включают электропривод бурофрезов и, опуская
каретку, медленно перемещают вагон маневровой лебедкой. М а­
териал надвигается на вращающиеся фрезы, разрыхляется боко­
вым фрезерованием и ссыпается через люки в подрельсовый бун­
кер. С платформы разрыхленный материал сбрасывается в бункер
скребковым разгрузчиком. По окончании разгрузки вагон оста­
навливают, каретку с бурофрезами поднимают, подают следующий
вагон и цикл повторяется.
60
Виброрыхлитель устанавливают поперек полувагона посредст­
вом опорной рамы, после чего включают привод вибратора и
опускают виброрыхлитель по направляющим рамы. Разрыхленный
вибрирующими штырями материал высыпается из полувагона че­
рез предварительно открытые люки. После рыхления остаток ма­
териала составляет 1 5 ...2 0 % из-за примерзания части его к стен-
7//7//7У
Рис. 5.5. Разгрузчики платформ и полувагонов:
0 — 113-240, общий вид, 6 — ПЗ-240, схема разгрузки полувагона, в — портальногрейферный
кам вагона и металлоконструкциям нижней рамы и люков. Комп­
лексная механизация разгрузки заполнителей предусматривает
дополнительное оснащение типового участка с подрельсовыми бун­
керами мощными инфракрасными излучателями для оттаивания
материала, виброзачистными машинами в виде накладных или
люковых вибраторов и тельферным люкоэакрывателем.
Д л я восстановления и поддержания сыпучести заполнителей
в зимних условиях применяют их подогрев острым паром и паро­
выми регистрами как в штабелях, так и в бункерах и силосах.
Д л я размораживания и подогрева заполнителей на крупных скла61
дах наиболее целесообразно и экономично применение установки
с сушильным барабаном.
Разгрузчики цемента. Специализированные вагоны — цементо­
возы не обеспечивают всего объема перевозок цемента железно­
дорожным транспортом. В основном цемент на заводы прибывает
в обыкновенных крытых вагонах. Д ля разгрузки таких вагонов
Статый Воздух
Цемент
Разреженный бозду,
Рис. 5.6. Схема работы пневматического разгрузчика цемента
применяют различные механизмы и установки. Наиболее эффек­
тивными являются установки всасывающе-нагнетательного действия ТА-26 и ТА-27 производительностью 20 и 50 т/ч с дальностью
и высотой подачи соответственно 40 и 50 м, 25 и 35 м.
Установка (рис. 5.6) состоит из самоходного заборного устрой­
ства 1, которое вводится в вагон с цементом, осадительной каме­
ры 6 с указателем уровня 3, рукавным фильтром 4 и встряхиваю­
щим устройством 5, винтового пневмоподъемника 8 и вакуумного
насоса 9. Верхняя часть осадительной камеры соединена трубо­
проводом 7 с вакуум-насосом и при его работе в системе образу­
ется разрежение, в результате чего цемент, разрыхляемый забор­
ным устройством, засасывается соплом и по гибкому цементопроводу 2 поступает в осадительную камеру, подается винтом пнев­
моподъемника в камеру и уносится в силос сжатым воздухом, по­
ступающим от компрессора под пористую перегородку камеры 8.
Очищенный в рукавах фильтра ^оздух поступает в вакуум-насос
и выбрасывается в атмосферу.
§ 5.3. Пути совершенствования технологии и оборудования
складов
Себестоимость грузовой переработки материалов и изделий
на складах железобетонных заводов составляет существенную
часть заводской себестоимости выпускаемой продукции и замет­
62
ную долю затрат труда на ее производство, поэтому важное зна­
чение имеет совершенствование технологии и оборудования скла­
дов для улучшения экономических показателей предприятий. В аж ­
нейшим резервом здесь является механизация вспомогательных
работ, малопроизводительных, тяжелых и небезопасных ручных
операций.
Например, строповку и расстроповку грузов на большинстве
предприятий выполняют с применением простейших петлевых и
крюковых строп, что сопряжено с большими затратами труда и
времени, травматизмом стропальщиков и повреждением изделий.
Следует широко внедрять прогрессивные самозахватывающие
устройства, автоматические траверсы, перегружатели с дистанцион­
ным управлением и другие механизмы, исключающие операции
строповки и расстроповки грузов. Автоматической траверсой-за­
хватом дистанционно управляет крановщик.
Важным направлением в повышении эффективности работы
складов является использование их не только для хранения мате­
риалов, но и для выполнения технологических операций, повышаю­
щих ценность материалов, улучшающих их качество. К таким опе­
рациям относят усреднение состава материалов, измельчение до
оптимальных размеров, сортировку для получения, например, бо­
лее однородных фракций по зерновому или минералогическому
составу, обогащение заполнителей промывкой и удалением загряз­
няющих примесей, глинистых и илистых частиц, сушку и прогрев
материалов, отделку и комплектацию готовых изделий, утилиза­
цию брака и отходов производства.
Качество железобетонных изделий во многом зависит от зер­
нового состава песка и щебня и в случае отклонения размеров
частиц в поступающем на склад материале от оптимальных разме­
ров сортировка и измельчение какой-то части материала может
оказаться экономически вполне оправданной, так как повысит
качество продукции. Промывка заполнителей улучшает качество
готовых изделий, позволяет экономить цемент и существенно сни­
жать себестоимость продукции.
Особое место в работе складов занимает утилизация брака и
отходов производства. При изготовлении арматуры, несмотря на
стремление к безотходному использованию арматурной стали, от­
ходы возникают и накапливаются. Перепутанные куски проволоки
различной длины, перемешанные с обрезками стержней, неудобны
для складирования и загрузки в транспорт, требуют уплотнения
перед загрузкой в плавильные печи металлургических предприя­
тий, представляют опасность для работающих поблизости людей.
Для устранения этих недостатков на складе необходимо иметь
участки для сбора, пакетирования и хранения отходов арматурной
стали.
Наиболее проста и эффективна для утилизации отходов про­
волоки навивочная машина (рис. 5.7,а), представляющая собой
двухстоечную станину 1, в верхней части которой по направляю­
63
щим передвигаются ползуны оси 6 с прижимным барабаном 5;
под барабаном расположен выдвижной конусный шпиндель 2,
получающий вращение от привода 4 через промежуточный вал и
шлицевое соединение.
В желоб перед пакетировщиком укладывают проволочные от­
ходы, закрепляют несколько проволок в отверстиях кольца 3, на­
детого на шпиндель на скользящей шпонке, выходят за огражде-
29350
1
Рис. 5.7. Оборудование для утилизации:
41
°тходов
проволоки
навивкой,
б — бракованных железобетонных изделий раздавлива­
нием
ние рабочей площадки и включают привод. Проволока плотно
навивается на шпиндель, уплотняется барабаном. Когда вся под­
готовленная проволока превратится в плотный моток цилиндриче­
ской формы, привод отключают, выбивают шпиндель и удаляют
моток, а на шпиндель надевают кольца и устанавливают его на
место, после чего цикл повторяют. Дверь ограждения и пусковую
аппаратуру блокируют.
4
На многих заводах бракованные изделия создают определен­
ные трудности, так как подолгу занимают значительные площади
складов готовой продукции, ведут к потерям материалов и метал­
ла, к дополнительным расходам на транспорт. На заводах желе­
зобетонных изделий наиболее рационально проблему утилизации
бракованной продукции решают установки для дробления таких
изделий с очисткой арматуры от бетона, измельчением бетона на
64
щебень с использованием его для приготовления бетонной смеси
и пакетированием извлеченной из изделий арматуры.
Один из вариантов такой установки (агрегат СМЖ-541 для
разрушения некондиционных железобетонных изделий) состоит из
станины 1 (рис. 5.7,6), приподнятой над площадкой на массивных
колоннах 2; подающей рамы 3, на которой изделия 4 (панели, сваи,
колонны, опоры светильников и другие бракованные бетонные и
железобетонные изделия) поступают в рабочую зону установки.
Над рабочей зоной, имеющей ограждения 5, передвигается гидро­
прессовая машина 8 с двумя гидроцилиндрами 7, которые при­
водят в движение давильную балку, укрепленную на рычагах 9.
Выступы на давильной балке соответствуют решетке подающей
рамы. Питание электроприводов подающей рамы, насосной стан­
ции гидропрессовой машины — по кабелю, подвешенному на опор­
ных конструкциях 6.
Подлежащие утилизации изделия укладывают краном на по­
дающую раму и на ней доставляют в рабочую зону установки.
Куски раздавленного давильной балкой бетона проваливаются в
отверстия решетки и падают на установленный под станиной лен­
точный конвейер, направляются в щековую дробилку и поступают
на склад щебня, а очищенная от бетона арматура в конце пути
подающей рамы сбрасывается и пакетируется. Максимальные га­
бариты обрабатываемых изделий: длина — 24 000 мм, ширина —
3500, высота — 620 мм.
Совершенствуются и транспортные средства складов. В част­
ности, перспективным является использование пневмоконтейнерного трубопроводного транспорта, позволяющего доставлять боль­
шие количества заполнителя на склады заводов непосредственно
с мест его добычи в контейнерах и с меньшими затратами решать
также вопросы разгрузки и складирования.
Г Л ДВА 6
ГРУ ЗО П О Д Ъ Е М Н Ы Е МАШИНЫ
§6.1. Общие сведения. Детали грузоподъемных машин
Грузоподъемными называют машины, которые служат для
подъема груза, удержания его на требуемой высоте, плавного
опускания, а также для перемещения его на небольшие расстоя­
ния.
Грузоподъемные машины характеризуются грузоподъемностью,
высотой и скоростью подъема, скоростью перемещения и опуска­
ния груза и величиной обслуживаемой площади.
Грузоподъемные машины классифицируют по назначению, чис­
лу движений и роду привода. По числу движений машины подраз­
деляют на три группы. Первая группа сообщает грузу только вер­
тикальное или наклонное движение (домкраты, лебедки, подъем­
ники); вторая группа кроме вертикального подъема перемещает
3—1386
65
груз по линии (электротали, монорельсовые тележки); третья
обеспечивает подъем груза и перемещение его в любую точку об­
служиваемой площади (краны). Грузоподъемные машины бывают
общего назначения (домкраты, лебедки, тали) и специального
(подъемники, краны). По роду привода подъемные машины под­
разделяют на машины с ручным приводом, электрическим, пнев­
матическим, гидравлическим и от двигателей внутреннего сгорания. ■
„
ж
в
"j
Все грузоподъемные машины являются машинами периодиче­
ского (циклического) действия. Производительность грузоподъем­
ных машин зависит от их грузоподъемности и длительности цикла,
складывающейся из времени операций подвески, подъема, переме­
щения, опускания и отцепки груза и возвращения машины в исход­
ное положение. Грузоподъемные машины имеют грузоподъемный
механизм. Они также могут иметь механизмы передвижения груза,
ходовой и поворотный механизмы.
Кроме деталей, общих для всех машин (болты, валы, подшип­
ники, шестерни, муфты и т. п.), грузоподъемные машины имеют
ряд специфических деталей, предназначенных для подъема грузов:
канаты, цепи, барабаны, блоки, звездочки. Эти детали подробно
и строго регламентированы соответствующими ГОСТами. Кана­
ты и цепи используют для подъема груза (грузовые), для передачи
тягового усилия (тяговые), для обвязки и крепления грузов к гру­
зозахватным приспособлениям (чалочные). Барабаны служат для
навивки канатов, блоки — для изменения направления канатов и
создания полиспастов, звездочки — для передачи тягового усилия
цепям.
Канаты изготовляют из высокопрочной стальной проволоки,
которую свивают в пряди, а из прядей свивают канат. Такое
строение обеспечивает высокую прочность и необходимую гиб­
кость каната. Д л я большей гибкости между прядями помещают
сердечник из органического волокна. Конструкция каната опреде­
ляется характеристикой, например 6 Х 19+1 ОС, что означает
шесть прядей по 19 проволок в каждой, с одним сердечником из
органического волокна (рис. 6.1,а). Проволоки в прядях приме­
няют различного диаметра (больший диаметр в наружном слое),
что обеспечивает повышение стойкости канатов против истирания
при сохранении необходимой гибкости и прочности. При износе
каната на его поверхности возникают обрывы отдельных проволок.
Число обрывов проволок на длине каната, равной шагу свивки,
характеризует (по имеющимся нормам) необходимость замены
каната. Ш аг свивки от какой-либо точки (рис. 6.1,6) определяют
отсчетом числа прядей, на единицу превышающих число их в ка­
нате. Диаметр каната определяют по диаметру описанной окруж­
ности.
'
Д ля крепления концы канатов загибают вокруг стальных ка­
плеобразных обойм — коушей и оплетают концы проволокой 1
(рис. 6.1, в) на длине не менее 15 диаметров каната и не менее
66
I
Рис. 6.1. Детали грузоподъемных машин:
а —сечение каната, б — шаг свивки, a — крепление концов канатов, г — цепи круглозвен­
ные и грузовые пластинчатые; д — барабаны; е — блоки и полиспасты; ж — звездочки
3’
300 мм или зажимают специальными хомутами 2 в количестве не
менее трех. Канат закрепляют также путем заклинивания или за­
ливки расплетенного конца баббитом в конических втулках 3 и 4.
Цепиприменяют сварные круглозвенные 1 и грузовые пластин­
чатые 2 (рис. 6.1, г).
Барабаны (рис. 6.1, д) представляют собой цилиндры с гладкой
поверхностью / (при многослойной навивке) или с винтовыми ка­
навками 2 (при однослойной навивке). Канавки повышают срок
службы каната. Конец каната надежно закрепляют на барабане
с помощью клина 4 или накладок, прижимаемых винтами 3.
Блок (рис. 6.1, в) состоит из желобчатого обода 1, ступицы и
соединяющих их диска или спиц. Блоки бывают подвижные 4 и
неподвижные 3. Системы подвижных и неподвижных блоков об­
разуют полипасты, которые могут служить как для выигрыша в
силе (полиспаст 3), так и для выигрыша в скорости (блок 5 и
полиспаст 6). Блоки обычно свободно вращаются на неподвижных
осях 2, укрепленных в обоймах.
Звездочки (рис. 6.1, ж) применяют для сообщения движения и
передачи тягового усилия грузовым пластинчатым 2 и сварным
круглозвенным цепям 1.
§ 6.2.Сборочные единицы и вспомогательные устройства
грузоподъемных машин
Д ля подвешивания штучных грузов и специальных захватных
приспособлений к канатам и цепям грузоподъемных машин слу­
ж ат крюки и петли. Крюк, как правило, монтируют в обойме по­
движных блоков полиспаста так, что он может свободно повора­
чиваться вокруг вертикальной оси (рис. 6.2,а). Крюк захватывает
груз с помощью петлевых 2 (рис. 6.2, б) или крюковых строп
непосредственно или с помощью траверс 3. Д л я подъема сыпучих
материалов, мелкоштучных изделий, бетона и раствора применяют
различные ковши, контейнеры, поддоны, грейферные захваты,
бадьи, бункера. Изделия сборного железобетона для захвата крю­
ками канатных строп имеют специальные монтажные петли.
Д л я предотвращения самопроизвольного опускания груза, а
также для удержания его на заданной высоте применяют остановы
и тормоза. Остановы (рис. 6.2, в) бывают храповые, фрикционные
с внешним 1 или внутренним 2 колодочным торможением.
Тормоза замедляют или останавливают движение груза силами
трения между подвижными и неподвижными деталями (шкивами,
дисками, колодками, лентами). Тормоза по назначению подразде­
ляют на специальные спускные, стопорные и регулирующие ско­
рость; по характеру работы — на разомкнутые и замкнутые, по
конструкции тормозной детали — на колодочные, ленточные, дис­
ковые; по роду силы, управляющей тормозом,— на ручные, элек­
тромагнитные, пневматические, гидравлические; по принципу дей­
стви я— на управляемые и автоматические.
Устанавливают тормоза на быстроходном валу привода, так
как быстроходный вал передает наименьший крутящий момент.
Принцип действия двухколодочного 1 и ленточного 2 тормоза по­
казан на рис. 6.2,г.
а)
О
Рис. 6.2. Сборочные единицы и вспомогательные устройства грузоподъемных ма
КБшин:
а — крюки, б — стропы и траверсы, в — остановы, г — тормоза
§ 6.3. Домкраты. Лебедки. Тали. Подъемники
Домкратами называют устройства, обеспечивающие обычно
вертикальное перемещение груза на расстояние до 500 мм.
1
69
Домкраты бывают винтовые (I), реечные (II) и гидравличе­
ские (III) (рис. 6.3,а).
1
В и н т о в о й д о м к р а т состоит из корпуса I, в гайку кото­
рого ввинчен винт 2. Винт имеет поворотную головку 5 и рукоят­
ку 3 с храповым устройством 4, которым винт может поворачи-
Рис. 6.3. Грузоподъемные машины и устройства:
а — домкраты, 6 — кинематическая vсхем а лебедки, в — ручные тали, г —
тельфер,
д — скиповый
подъемник
ваться в ту или иную сторону, поднимая или опуская груз. Рееч­
ный домкрат состоит из корпуса 2, в направляющих которого
может перемещаться рейка 4 с поворотной головкой 5 и баш ма­
ком 1. Рейка приводится в движение системой шестерен, обеспе­
чивающих выигрыш в силе. Шестерни вращаются на осях 3 по­
средством рукоятки 6.
70
Гидравлический домкрат
состоит из цилиндра 1,
поршня 2 и насоса 5 со всасывающим 6 и нагнетательным 7 кла­
панами. Д ля подъема груза рукояткой 3 приводят в движение
насос и перекачивают масло из резервуара 4 в цилиндр 1. Опус­
кание груза происходит под действием силы тяжести при соеди­
нении полости цилиндра с резервуаром 4 специальным перепуск­
ным клапаном. Грузоподъемная сила домкрата (Н)
О — Р pD 2Li\/(d4),
(6.1)
где Рр — усилие, приложенное к рукоятке, Н; D — диаметр плун­
жера домкрата, м; d — диаметр плунжера насоса, м; L — длина
большого плеча рычага рукоятки, м; I — то же, малого, м; tj —
КПД уплотнений и передач домкрата (т) = 0 ,7 5 ...0 ,8 ) .
Лебедки служат для подъема грузов и их широко применяют
также в составе различных грузоподъемных и землеройных ма­
шин — подъемников, кранов, экскаваторов и др. Лебедки могут
иметь один или несколько барабанов с приводом от электродвига­
теля или двигателя внутреннего сгорания. Применяют также руч­
ной привод. Ручные лебедки имеют станину, приводную рукоятку,
одну — три ступени зубчатых передач, храповой останов, тормоз­
ное устройство и гладкий барабан для многослойной навивки ка­
ната. Первая ступень зубчатой передачи может иметь переклю­
чающиеся шестерни для получения двух скоростей подъема. На
кинематической схеме (рис. 6.3,6) показана двухскоростная ле­
бедка, работающая на малой скорости. Д ля работы с повышенной
скоростью необходимо блок шестерен приводного вала передви­
нуть влево и ввести в зацепление шестерню 1 с зубчатым коле­
сом 2. Наиболее широко применяют реверсивные и фрикционные
лебедки с приводом от электродвигателя.
Тали бывают ручные и электрические. Ручные тали представ­
ляют собой подвесные грузоподъемные устройства (рис. 6.3,в),
поднимающие груз грузовой цепью при ручном вращении вала ре­
дуктора приводной цепью. Грузовая цепь 2 находится в зацепле­
нии со звездочкой 5, которая приводится в движение от червячного
или планетарного редуктора 3 при вращении вала приводной
цепью 1. Ручные тали имеют тормозные устройства 4. Их грузо­
подъемность не превышает 5 т. Электрические тали представляют
собой подвесные лебедки с электромеханическим приводом. Электротали, подвешенные к приводным тележкам монорельсовых
путей, называют тельферами (рис. 6.3,г). Тельфер состоит из кор­
пуса, подвешенного к приводной тележке, электродвигателя 1,
дискового электромагнитного тормоза с фрикционными пластина­
ми 6, пружиной 4 и электромагнитами 5, четырехступенчатого ре­
дуктора 3, барабана 2 и крюка с обоймой 7. При работе электро­
двигателя электромагниты разъединяют диски тормоза, а при от­
ключении двигателя электромагниты также отключаются, при этом
пружина 4 прижимает подвижные диски к неподвижным и груз
удерживается на заданной высоте. Ток к электродвигателям под­
71
водится от сети переменного тока контактными проводами или
гибким кабелем. Грузоподъемность тельферов 0 ,2 5 ... 5 т, высота
подъема до 18 м. Тельферы компактны, имеют небольшую массу,
опускают груз в режиме работающего электродвигателя, легко
управляются. Их широко применяют на заводах промышленности
строительных материалов в цехах и на складах для погрузочноразгрузочных работ.
Подъемники представляют собой грузоподъемные машины, под­
нимающие Груз вертикально или наклонно в ковше, кабине или
на площадке, которые перемещаются в направляющих. Шахтные
подъемники служат для перемещения грузов и людей (лифты,
клети) на высоту до 350 м и в глубину до 1000 м и более. Скипо­
вые подъемники (рис. 6.3, д) используют для наклонного подъема
бетонной смеси, растворов, сыпучих и кусковых материалов по­
средством ковша. Загруженный ковш 3 поднимают по направляю­
щим 1 с помощью лебедки 2. В крайней точке подъема ковш на­
клоняется и разгружается в приемную воронку 4. Скиповые и
шахтные подъемники бывают сдвоенными с приводом от одного
барабана, благодаря чему ковши или клети уравновешиваются
(когда один поднимается, другой опускается), в результате сокра­
щается расход энергии на подъем груза. При работе одной каби­
ны или клети с той же целью устанавливают уравновешивающий
груз.
§ 6.4. Краны
Краны составляют наиболее обширную и важную группу грузо­
подъемных машин, обеспечивающих не только подъем, но и пере­
мещение груза в любую точку обслуживаемой площади. Краны
мостового типа обслуживают площади прямоугольной формы;
стреловые поворотные краны — площади в виде сектора или круга,
накладывающиеся при передвижении крана. Размер обслуживае­
мой площади зависит от протяженности подкрановых путей, ве­
личины пролета моста или длины стрелы и ее наклона.
Краны мостового типа подразделяют на мостовые, козловые,
кабельные и кран-балки. Краны стреловые поворотные подразде­
ляют на автомобильные, тракторные, пневмоколесные и гусенич­
ные, железнодорожные, башенные, портальные, плавучие и мачто­
вые. На заводах строительных материалов стреловые краны на
пневмоколесном и гусеничном ходу применяют в основном на от­
крытых складах сырья и готовой продукции. Устройство и работа
таких кранов имеют много общего с соответствующими универ­
сальными экскаваторами. Н а складах применяют также козловые
краны. В цехах заводов основными грузоподъемными машинами
являются мостовые краны и тельферы.
Мостовые краны. Мостовым краном называют грузоподъемную
машину, обеспечивающую движение механизма подъема груза на
тележке вдоль моста и вместе с мостом вдоль цеха или склада.
72
Мост двигается по подкрановому пути, рельсы которого уложены
на подкрановые балки, опирающиеся на выступы колонн на высо­
те, соответствующей высоте подъема груза. Колонны устанавли­
вают вдоль цеха или склада.
Мостовой кран (рис. 6.4) состоит из моста 2, крановой тележ­
ки 1 с механизмом подъема груза, кабины управления 4 с пло-
Рис. 6.4. Мостовой кран
щадкой обслуживания 5. Мост крана состоит из двух продольных
сварных балок коробчатого сечения или двух решетчатых ферм,
концы которых соединены двумя поперечными балками, опирающи­
мися колесами на крановые рельсы 6. Пара ведущих колес вращ а­
ется от механизма 3 передвижения моста. Рельсы для движения
крановой тележки укладывают поверх продольных балок моста.
Питание электродвигателей механизмов передвижения тележки и
подъема груза — по кабелю 8. Площадки обслуживания имеют
ограждения 7.
Грузоподъемность мостовых кранов, высота подъема груза,
скорости подъема крюка, перемещения тележки и крана, а также
основные габаритные и конструктивные размеры определяются
государственными стандартами. Мостовые краны общего назначе­
ния имеют грузоподъемность 5, 10, 20, 30 и 50 т, а пролеты от 6
до 36 м. Специальные краны могут иметь грузоподъемность до
200 т и более и большую высоту подъема груза.
Кран-балки. Однобалочные мостовые краны называют кранбалками. Они проще по конструкции, обычно имеют меньшие
73
пролеты и грузоподъемность и вместо крановых тележек обору­
дуются тельферами. Мост образует двутавровая балка, по нижней
полке которой передвигается тельфер, питаемый током по гибко­
му кабелю. Концы балки прикреплены к опорным конструкциям
с приводами ходовых колес, что позволяет кран-балке двигаться
вдоль цеха. Управление из кабины, прикрепленной к металлокон­
струкциям кран-балки, или с пола по кабелю кнопочным прибором.
Грузоподъемность кран-балок определяется грузоподъемностью
тельфера и Составляет от 0,25 до 5 т.
Козловые краны. Принцип действия козловых кранов такой же,
как и у мостовых. Они отличаются тем, что мосты козловых кра­
нов укрепляют на двух А-образных опорах, основания которых
представляют собой тележки, опирающиеся на рельсы подкрано­
вого пути. Рельсы укладывают на земле на шпалах. Мосты козло­
вых кранов бывают двух-, одно- и бесконсольные. Наличие кон­
солей позволяет удобно расположить железнодорожные подъезд­
ные пути и автодорогу на некотором расстоянии от складских пло­
щадок. К двутавровой балке моста подвешивают тельфер. Мощ­
ные козловые краны оборудуют крановой тележкой.
Башенные краны. Наиболее широко башенные краны применя­
ют в строительстве. Они бывают на рельсовом, пневмоколесном
и гусеничном ходу. На заводах промышленности строительных
материалов башенные краны используют на складах готовой про­
дукции для выполнения погрузочно-разгрузочных работ, а также
на выставочных площадках кирпичных заводов, на полигонах, вы­
пускающих железобетонные изделия, на монтажных площадках
домостроительных комбинатов. Башенные краны на рельсовом
ходу обслуживают большую производственную площадь, являются
маневренными, довольно универсальными и высокопроизводитель­
ны м и ма ш и н а м и.
\
Л v
:,,
Башенный кран (рис. 6.5) состоит из ходовой тележки 1, по­
воротной платформы 2, башни 3, стрелы 4 и противовеса 5. Башня
решетчатой или трубчатой конструкции опирается на платформу
и может поворачиваться вместе с ней. У кранов, не имеющих ниж­
ней поворотной платформы, поворачивается верхняя часть со
стрелой. Стрела может наклоняться в вертикальной плоскости.
Кран имеет механизмы подъема и опускания груза, подъема и
опускания стрелы, поворота стрелы или платформы, передвижения
крана, а также имеет предохранительные устройства и систему
управления механизмами. Управление осуществляют из кабины,
которая для лучшего обзора может быть установлена на башне
на различной высоте.
Основным параметром башенного крана является грузовой мо­
мент
произведение наибольшего вылета (м) на грузоподъем­
ность при наибольшем вылете (т). Единый ряд башенных кранов
(типаж) имеет буквенные обозначения КБ с числовыми индексами
4, 16, 25, 40, 60, 100, 160 и 250, которые соответствуют полученным
значениям грузового момента крана, выраженным в т м. Кран
74
КБ-4 имеет грузовой момент 4 т-м, что соответствует грузоподъем­
ности 0,5 т при наибольшем вылете стрелы 8 м.
Консольные краны по конструктивной схеме имеют много об­
щего с башенными, но обычно стационарно устанавливаются в
цехах, имеют сравнительно невысокую колонну, в верхней части
которой горизонтально установле­
на консольная стрела с приводом
поворота и тельфером. Консоль­
ный кран СМЖ-23А полнопово­
ротный, грузоподъемностью 2 т
при вылете стрелы (от оси колон­
ны до крюка) 4000 мм и высоте
подъема груза 2000 мм. Применя­
ют также консольные краны, пе­
ремещающиеся по напольным или
подвесным рельсам и управляе­
мые не с пола по кабелю кнопоч­
ной станции, а из кабины, смон­
тированной на платформе крана.
Работающие на открытом воз­
духе козловые и башенные краны
подвергаются воздействию ветра,
и при большой его скорости их
следует дополнительно крепить к
подкрановым путям, так как име­
ющиеся тормозные устройства хо­
дового оборудования не могут
противостоять чрезмерной ветро­
вой нагрузке. Поэтому башенные,
козловые, а также мостовые кра­
ны, работающие вне помещений,
снабжают специальными проти­
воугонными устройствами — з а ­
Рис. 6.5. Башенный кран
хватами с ручным приводом. Кра­
ны большой грузоподъемности
оборудуют автоматическими рельсозажимными клещами, срабаты­
вающими при силе ветра, превышающей допустимые пределы.
Техника безопасности. Работа грузоподъемных машин связана
с опасностью для обслуживающего персонала, поэтому необходи­
мо строго соблюдать не только общие положения безопасной ра­
боты, но и особые инструкции по технике безопасности, учитываю­
щие специфические особенности обслуживания конкретных машин.
К управлению грузоподъемными машинами допускают людей,
подготовленных к работе на них. Перед началом работы на любой
из грузоподъемных машин необходимо убедиться в полной исправ­
ности всех ее механизмов. При работе с домкратами необходимо
следить за исправностью устройств, устраняющих возможность
самопроизвольного опускания грузонесущего узла. К таким устрой­
75
ствам относятся храповики реечные и предохранительные полу­
кольца гидравлических домкратов. У реечных и винтовых домкра­
тов не разрешается увеличивать длину рукоятки, чтобы не превы­
сить допускаемые напряжения в деталях. При обслуживании ле­
бедок, работающих самостоятельно или являющихся частью гру­
зоподъемных машин, кроме проверки исправности всех механизмов
особое внимание уделяют проверке надежности действия тормоз­
ных устройств, зубчатых передач и целостности канатов. Канаты
необходимо заменять при превышении допускаемой нормы обры­
вов проволок на шаге свивки, при обрыве пряди, утрате круглой
формы сечения, а также в случае, если коррозия или механический
износ достигают 40% первоначального диаметра проволок.
В процессе работы необходимо следить за правильной уклад­
кой витков каната на барабанах, а при разматывании — за тем,
чтобы на барабане всегда оставалось не менее двух витков, обес­
печивающих надежность крепления к барабану конца каната. При
опускании груза фрикционной лебедкой необходимо обеспечивать
плавное торможение, без рывков, не превышать скорости спуска и
снижать ее перед установкой груза на месте. Необходимо следить
за исправностью блоков и обойм, не допускать случаев сбегания
или заклинивания канатов.
При работе на кранах запрещается подтягивать груз при на­
клонном расположении каната, поднимать груз, превышающий
грузоподъемность крана, а также груз, недостаточно надежно под­
вешенный, увязанный или затаренный, отрывать примерзший или
заваленный груз. Запрещается работать на кране, имеющем по­
вреждения, при отклонении напряжений тока больше допустимой
нормы, при сильном ветре, в снегопад и туман, затрудняющие
обзор фронта работ. При длительных остановках кран должен
быть отключен от сети и закреплен противоугонными захватами.
Д ля повышения производительности грузоподъемных машин
следует стремиться к снижению длительности цикла и повышению
использования грузоподъемности. Большое значение для повыше­
ния производительности имеет ликвидация простоев грузоподъем­
ных машин в ожидании грузов из-за технических и организацион­
ных неполадок.
г л А ВА 7
\
БУНКЕРА, СИЛОСЫ, ЗАТВОРЫ, ТЕЧЙИ
§7.1. Бункера и силосы
Бункером (или силосом) называют резервуар, предназначен­
ный для накапливания, хранения и управляемой выгрузки сыпу­
чих и мелкокусковых материалов (а в машиностроении и мелко­
штучных изделий), загружаемых навалом.
76
Бункера широко нспользуит на железных дорогах, пристанях
и в портах, а также на заводах с массовым применением или вы­
пуском сыпучих и мелкокусковых материалов для механизации
процессов погрузки таких материалов в транспорт или подачи их
на переработку.
Бункера позволяют обеспечить непрерывность процесса в по­
точном производстве при совместном использовании машин перио­
дического и непрерывного действия, а также обеспечить наиболее
эффективную их работу. Например, при доставке породы в авто­
самосвалах или вагонетках бункер периодически принимает породу
и непрерывно подает ее специальным питающим устройством в
дробилку. Дозаторы и бетоносмесители периодического действия
и средства непрерывной подачи компонентов бетонной смеси рабо­
тают совместно благодаря наличию промежуточных бункеров.
Переходящий запас материалов в бункере и резерв его вмести­
мости обеспечивают эффективную работу объединяемых бункером
машин.
Бункера обычно служат для кратковременного хранения мате­
риалов, и поэтому они имеют сравнительно небольшую высоту по
отношению размеров в плане. Силосы, как правило, служат для
более длительного хранения большого количества материалов и
имеют высоту, в несколько раз превышающую размеры попереч­
ного сечения. Сооружают бункера и силосы из железобетона и
листовой стали (иногда также применяют деревянные бункера).
Силосы используют также и для технологических целей, например
для получения формовочной массы при силосном способе произ­
водства силикатных изделий.
Бункера имеют разнообразную форму, так как их используют
в различных условиях. По форме в плане бункера бывают круглые,
прямоугольные и щелевидные (рис. 7.1,а). Простые бункера пред­
ставляют собой одно геометрическое тело, сложные обычно состоят
из двух тел. Верхнюю часть сложных бункеров называют корпу­
сом, нижнюю — днищем. Круглые бункера выполняют в виде усе­
ченного конуса и усеченного конуса с цилиндром, прямоуголь­
ные — в виде усеченной пирамиды или сочетание ее с призмой.
Выгрузочное отверстие бункера располагают по его оси или сме­
щают в сторону. Более сложные формы круглых и прямоугольных
бункеров (цилиндр с полусферой, призма с параболическим дни­
щем) встречаются редко.
Щелевидные бункера, как правило, устанавливают в траншеях
под железнодорожными путями — на участке разгрузки вагонов,
и они позволяют по всей длине бункера разгружать свободно вы­
сыпающийся из щели материал на ленточный конвейер, установ­
ленный параллельно бункеру, несколько ниже его. Силосы имеют
высокий цилиндрический корпус и конусное днище. Д ля удобства
обслуживания и использования бункера и силосы можно группи­
ровать в линии и гнезда.
77
Объем бункера определяют как сумму объемов геометрических
тел, его составляющих. При проектировании объем бункера опре­
деляют с учетом расхода материала в единицу времени теми ма­
шинами, которые он обслуживает, времени, в течение которого
материал, запасенный в бункере, должен обеспечить бесперебой­
ную работу машин без пополнения бункера, а также с учетом не­
обходимого резерва вместимости.
Рис. 7.1. Формы бункеров (а) и схемы истечения материала (б)
Фактическая вместимость бункера, используемого под насып­
ные грузы, отличается от его геометрического объема в большую
сторону для открытых бункеров (на величину «шапки») и в мень­
шую сторону — для закрытых (под крышкой остается свободное,
не заполненное материалом пространство). Максимальное поступ­
ление материала из бункера обеспечивается конструкциями бунке­
ра и разгрузочных устройств с учетом особенностей истечения из
емкостей сыпучих материалов.
Истечение сыпучих материалов из бункера в связи с наличием
больших сил трения между материалом и стенками бункера про­
исходит весьма своеобразно (рис. 7.1,6). Сначала высыпается
материал, расположенный над разгрузочным отверстием; затем —
верхние слои материала, образующие воронку, и в последнюю
очередь — материал, прилегающий к наклонным стенкам днища
бункеров 1 и 3. Эту особенность истечения необходимо учитывать,
если на переработку материал должен поступать лишь после не­
которого вылеживания в бункере.
Равномерное послойное (гидравлическое) истечение материа­
ла, подобное истечению жидкости, возможно при больших углах
(7 5 ...8 0 ° ) наклона стенок днища бункера 2, однако в этих слу78
чаях материал заклинивается, образуется свод и истечение пре­
кращается. Д ля обеспечения послойного истечения материала при
обычных углах наклона стенок днища (на 5 . . . 10° больше угла
естественного откоса материала) применяют вибраторы и пори­
стые плитки. Вибраторы, воздействуя на материал через стенку
днища бункера или силоса, сообщают материалу подвижность и
обеспечивают послойное истечение. Такой же эффект получают
при насыщении порошкообразного материала капиллярно распре­
деленным воздухом, прошедшим через пористые плитки днища
силоса или бункера. Выпускные отверстия бункеров обычно имеют
квадратную, круглую или прямоугольную форму размером 3 0 0 ...
600 мм в зависимости от свойств хранимого материала и перекры­
ты затворами.
§ 7.2. Затворы н течки
Затвором называют устройство, препятствующее самопроиз­
вольному высыпанию материала из выпускного отверстия бункера
или силоса и обеспечивающее регулируемую выгрузку материала.
Основное требование к конструкции затвора — надежность и
удобство в управлении; затвор не должен открываться под дейст­
вием кусков материала, падающих при загрузке в пустой 'бункер
и от давления материала при полной загрузке.
Наиболее широко применяют бункерные затворы, выполненные
в виде клапанов, задвижек, лотков, секторов, цепных завес.
Затворами служат также различные по конструкции питатели,
обеспечивающие равномерную подачу материала из бункера в пе­
рерабатывающие машины или средства непрерывного транспорта.
Клапанные затворы (рис. 7.2, а) наиболее просты по конструк­
ции, но не обеспечивают точного регулирования скорости и вели­
чины потока материала. Их применяют в основном для сыпучих
материалов, так как даж е мелкие куски препятствуют полному
перекрытию выпускного отверстия.
Лотковые затворы (рис. 7.2, б) не имеют упомянутого недостат­
ка, их применяют для любых материалов, так как они останавли­
вают истечение материала подпором, но порошкообразные из от­
крытого лотка могут распыляться.
Шиберные затворы, или задвижки (рис. 7.2,в), служат для
сыпучих и порошкообразных материалов; они обеспечивают необ­
ходимую плотность перекрытия разгрузочного отверстия и позво­
ляют легко регулировать площадь поперечного сечения потока
материала.
Секторные затворы бывают с одним и двумя секторами, пере­
крывающими выпускное отверстие без защемления материала.
Двухсекторные (челюстные) затворы (рис. 7.2, г) сохраняют осе­
вое положение потока материала при любой величине раскрытия,
позволяют легко регулировать величину потока. Их применяют как
для сыпучих материалов, так и для пластичных масс — бетонных
79
и растворных смесей. При разгрузке порошкообразных материа­
лов широко применяют аэрацию, при которой материал насыща­
ется воздухом, поступающим через пористые плитки, и образуется
пылевоздушная смесь, приобретающая свойства текучести. В этом
случае используют затворы, конструктивно подобные вентильным
задвижкам для водопроводных труб. Вентильный боковой затвор
(рис. 7.2, д) состоит из стальной плиты 2, седла клапана 8, рези-
Рис. 7.2. Затворы
нового кольца 5, корпуса 4 с патрубком, клапана 7 со шпинде­
лем 6, дугообразной стойкой 11 и маховиком-штурвалом 12. Сте­
пень открытия клапана можно контролировать по положению ука­
зателя 9 на шкале 10. Не меняя положение клапана, определяю­
щего производительность выгрузки, выгружатель можно включать
или выключать задвижкой 1 посредством рукоятки 3.
Д л я кусковых материалов применяют затворы в виде цепных
завес. Управление затворами осуществляется рычагами, штурва­
лами, цепями и канатами вручную или с помощью специальных
приводов с электродвигателями или пневматическими цилиндрами.
Электрический и пневматический приводы позволяют осуществ­
лять дистанционное управление затворами.
Пропускная способность (т/ч) затворов
П = ЗбООЛир,
где А — площадь поперечного сечения слоя материала, м2; v —
скорость истечения материала (и = 0 , 5 . . . 2 м/с), м/с; р — плот­
ность материала, т/м3.
Д л я подачи материала на небольшие расстояния, например от
бункеров к машинам или средствам транспорта, применяют течки.
80
Течка представляет собой открытый или закрытый желоб, уста­
новленный под углом, превышающим угол естественного откоса
материала, в результате чего материал перемещается по течке
самотеком. Угол наклона может быть значительно уменьшен, если
течке сообщить колебания посредством вибратора.
Работы при обслуживании бункеров, силосов, затворов требуют
строгого соблюдения правил техники безопасности, так как они
сопряжены с характерными особенностями истечения сыпучих ма­
териалов из емкостей хранения и другими свойствами складируе­
мых материалов и грузов, представляющими потенциальную опас­
ность.
Особую опасность представляет собой движущийся слой сыпу­
чего материала, отбираемого из штабеля подштабельным кон­
вейером, выгружаемого из крупного бункера или силоса. Слабо­
заметное движение слоя материала на поверхности воронки (см.
рис. 7.1,6) и вовсе скрытое движение столба материала над раз­
грузочным отверстием обладает огромной затягивающей силой и
не раз являлось причиной происшествий с трагическими послед­
ствиями для лиц, не подозревавших об опасности или пренебре­
гавших ею. Все работники складов должны быть ознакомлены с
особенностями такой опасности, а все участки и устройства с по­
добным движением материалов должны иметь ограждения и пре­
дупредительные плакаты. Работы по устранению зависания мате­
риала в бункерах, силосах и штабелях с нижней разгрузкой могут
выполнять только специально проинструктированные люди. Обя­
зательны применение подвески к поясам безопасности, подстрахов­
ка вторым работником и отключение приводов затворов и отбо­
рочных разгрузочных механизмов, гарантированное от случайного
включения.
Р А З Д Е Л ТРЕТИЙ
щл
ДРО БИ Л ЬН О -П О М О Л ЬН О Е И СОРТИРОВОЧНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
ГЛАВА 8
МАШИНЫ Д Л Я ГРУБОГО И ЗМ Е Л Ь Ч Е Н И Я ( Д Р О Б Л Е Н И Я )
МАТЕРИАЛОВ
§ 8.1. Назначение, способы измельчения
и применяемое оборудование
Твердые полезные ископаемые (руды, топливо, химическое
сырье и сырье для производства строительных материалов) добы­
вают в основном в виде более или менее крупных кусков, непосред­
ственное использование которых для получения необходимых ве­
ществ и материалов невозможно.
Д ля использования добытого сырья его подвергают измельче­
нию.
Измельчением называют процесс разрушения твердого тела по­
средством воздействия на него внешних механических сил с целью
уменьшения размеров кусков до заданной крупности и их дальней­
шего использования.
Измельчение как технологическая операция может иметь само­
стоятельное значение, когда в результате измельчения получают
товарную продукцию (например, при производстве щебня), или но­
сить характер подготовки к последующим операциям. При’ измель­
чении материала возрастает общая поверхность частиц, отнесенная
к единице массы материала, называемая удельной поверхностью.
При тонком измельчении значительно возрастает удельная поверх­
ность материала, и он приобретает новые важные свойства — ста­
новится химически высокоактивным. Так, измельченный до пыле­
видного состояния уголь сжигают в форсунках подобно жидкому
горючему, клинкер превращается в цемент, обладающий вяжущи­
ми свойствами, многокомпонентные смеси быстро химически вза­
имодействуют при более низких температурах благодаря большому
числу контактирующих точек. Измельчение широко применяют так­
же при обогащении руд цветных и черных металлов и нерудного
сырья, когда из природного конгломерата извлекают ценные состав­
ляющие.
Процесс измельчения является одной из важнейших операций
в производстве строительных материалов и изделий.
82
Способы измельчения. На измельчение может поступать мате­
риал, имеющий частицы и куски размерами от долей миллиметра
до 1,2 м в поперечнике. В зависимости от крупности кусков измель­
ченного материала процесс измельчения называют дроблением или
помолом.
Д р о б л е н и е подразделяют на крупное — размер кусков пос­
ле дробления от 80 до 200 мм, среднее — от 20 до 80 мм, мелкое
от 2 до 20 мм. П о м о л подразделяют на грубый — размер частиц
после помола от 0,2 до 2 мм, тонкий — от 0,01 до 0,2 мм и сверх­
тонкий — менее 0,01 мм. .
j
Размер кусков определяют измерением. Для более точного опре­
деления іразмера куска берут среднее из измерений в трех взаимно
перпендикулярных направлениях (или в двух при измерении под
микроскопом). Отношение среднего размера куска до измельчения
Dcp к среднему размеру куска после измельчения d cр называют сте­
пенью измельчения:
i = D J d cr
(8.1)
Вщ
Степень измельчения наряду с производительностью и удельным
расходом энергии (количество энергии, затраченное на получение
единицы продукции) является основным технико-экономическим
показателем іработы дробильно-помольных машин. Все дробильно­
помольные машины позволяют регулировать степень измельчения.
Чем мельче куски материала, тем легче обеспечить высокую сте­
пень измельчения. При дроблении степень измельчения колеблется
обычно от 3 до 20, а при помоле — от 100 до 1000. По условиям
технологического процесса может оказаться необходимым крупные
куски материала измельчить до размеров в несколько сотых и д а ­
же тысячных долей миллиметра (например, при производстве це­
мента). В этих случаях измельчение ведут последовательно, ис­
пользуя ряд машин, каждая из которых наиболее эффективна для
работы в определенном диапазоне размеров — для крупного, сред­
него, мелкого дробления и для окончательного помола.
На дробимость и размалываемость материалов большое влия­
ние оказывают их физические свойства: хрупкость, вязкость, сло­
истость и особенно прочность, характеризуемая пределом прочно­
сти на с ж а т и е — малой прочности до 10 МПа, средней прочности
от 10 до 50 МПа, прочные от 50 до 250 МПа и очень прочные от
250 до 450 МПа.
Измельчение материала может осуществляться различными спо­
собами: раздавливанием (рис. 8.1, о), ударом (рис. 8.1, б), исти­
ранием (рис. 8.1, в), изгибом (рис. 8.1, г), раскалыванием (рис. 8.1,
д), резанием (рис. 8.1, е), взрывным дроблением (рис. 8.1, ж).
В дробильно-помольных машинах измельчение обычно осуществля­
ют комбинированным способом.
Классификация. Дробильно-помольные машины должны эффек­
тивно работать в разнообразных условиях. Этим объясняется боль83
Рис. 8.1. Способы измельчения материалов
Рис. 8.2. Схемы дробильно-помольных машин
шое количество типов и разновидностей машин. Дробильно-помоль­
ные машины классифицируют по нескольким признакам: п о
к р у п н о с т и ч а с т и ц к о н е ч н о г о п р о д у к т а — на дробил­
ки и мельницы; п о т е х н о л о г и ч е с к о м у п р и м е н е н и ю —
на машины сухого и мокрого измельчения, работающие в замкну­
том цикле (материал после измельчения разделяют по крупности
и недостаточно измельченный возвращают на повторное измельче­
ние) и в открытом цикле (материал проходит через дро­
бильно-помольную машину один раз). П о
конструкции
и п р и н ц и п у д е й с т в и я различают следующие дробилки и
мельницы.
Щековые дробилки (рис. 8.2, а) измельчают материал раздав­
ливанием между плоскими рифлеными наклонными поверхностями,
одна из которых неподвижна, а вторая совершает возвратно-качательные движения. Конусные дробилки (рис. 8.2, б) измельчают ма­
териал в основном раздавливанием и частично изгибом между дву­
мя коническими рифлеными поверхностями, из которых наружная
неподвижна, а внутренняя совершает круговые движения, как бы
обкатываясь по материалу, прижатому к внутренней поверхности
неподвижного конуса. Валковые дробилки (рис. 8.2, в) измельчают
материал в основном раздавливанием и частично истиранием меж­
ду двумя цилиндрическими, вращающимися навстречу друг другу
поверхностями — гладкими, рифлеными или зубчатыми. Бегуны
(рис. 8.2, г) измельчают материал раздавливанием и истиранием
между цилиндрическими поверхностями катков и плоской поверх­
ностью чаши. Глинорезки (рис. 8.2, д) измельчают материал но­
жами, вставленными под углом во вращающийся диск.
Молотковые дробилки (рис. 8.2, е ) измельчают материал уда­
ром быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закреп­
ленных на роторе. Дезинтеграторы (рис. 8.2, ж) измельчают мате­
риал ударом быстровращающихся цилиндрических стержней при
встречном движении их рядов, закрепленных на двух роторах, Аэробильные и шахтные мельницы (рис. 8.2, в) измельчают материал
ударом, так же как и молотковые дробилки, но позволяют полу­
чать мелкий продукт благодаря работе в замкнутом цикле. Коль цевые (роликовые) мельницы (рис. 8.2, и) измельчают материал
раздавливанием и истиранием подобно бегунам, но работают в
замкнутом цикле и дают более мелкий и однородный продукт при
широкой возможности регулирования степени измельчения. Бара­
банные ( шаровые) мельницы (рис. 8.2, к) с вращающимся бара­
баном измельчают материал ударом и истиранием дробящих тел,
загруженных в барабан вместе с материалом. Вибрационные мельницы (рис. 8.2, л) измельчают материал ударом и истиранием при
соударении вибрирующих мелющих тел, загруженных в барабан
вместе с материалом. Мельницы струйной энергии измельчают м а­
териал ударом и истиранием при соударении друг с другом частиц,
быстро двигающихся по встречным или пересекающимся траекто­
риям.
85
§ 8.2. [Ц еновы е д р о б и л к и
Щековые дробилки служат для крупного и среднего дробления
кускового материала среднепрочных, прочных и очень прочных по­
род. В промышленности строительных материалов щековые дро­
билки используют для дробления камня при производстве щебня,
для дробления известняка ,или мергеля на цементных заводах, пер­
лита и обсидиана на заводах теплоизоляционных материалов, дроб­
ления некондиционных бетонных и железобетонных изделий при их
утилизации на заводах стройиндустрии.
Щековые дробилки могут быть с верхним и нижним подвесом
щеки, с простым и сложным движением щеки, с эксцентриковым и
кулачковым приводом. Наиболее широко распространены дробилки
с простым движением щеки и эксцентриковым приводом.
Щековая дробилка с простым движением щеки (рис. 8.3, а) со­
стоит из станины 1, неподвижной щеки 2, подвижной щеки 4, экс­
центрикового вала 6, шатуна 15, распорных плит 13, вертикального
регулировочного клина 10 и горизонтального И , тяги 14 с пружи­
ной 12, приводного шкива и двух маховиков 8. Станина представ­
ляет собой раму, состоящую из двух боковых, передней ,и задней
стенок, соединенных болтами. Малые дробилки имеют сварные или
цельнолитые станины. Стенки станины выполняют с ребрами, обес­
печивающими жесткость и прочность конструкции при наименьшем
весе. В передней стенке станины крепят дробящие плиты, образую­
щие неподвижную щеку. Подвижную щеку подвешивают свободно
на оси 5, которая опирается на два подшипника, укрепленные на
боковых стенках станины. Подвижная щека также футеруется дро­
бящими плитами. Д ля предохранения станины от износа служат
два боковых клина 3, верхняя часть которых вместе с кромками
щек образует загрузочное отверстие.
Пространство между бронеплитами щек и боковыми клиньями
называют рабочим пространством щековой дробилки, имеющим
внизу регулируемую щель. Прямоугольник загрузочного отверстия
определяет собой предельную крупность кусков загружаемого м а­
териала и у наиболее мощных дробилок имеет длину 2100 мм и
ширину 1500 мм (расстояние между щеками в верхней части), а
у самых малых дробилок соответственно 250 и 160 мм. Наиболь­
ший размер загружаемых в дробилку кусков не должен превышать
0,85 ширины загрузочного отверстия.
В двух подшипниках уложен-эксцентриковый вал, на консоль­
ных концах которого укреплены два маховика 8 и шкив, а средняя
часть с эксцентриком охватывается головкой 7 шатуна 15. При
вращении вала эксцентрик сообщает головке шатуна вращательное
движение по окружности, радиус которой равен эксцентриситету
эксцентрика, а нижней части шатуна — возвратно-поступательное
движение в вертикальной плоскости. В пазы шатуна, подвижной
щеки ,и клина 11 вставлены вкладыши, в цилиндрические углубле­
ния которых упираются цилиндрические утолщения распорных
плит 13, удерживаемых в сборе тягой 14 при посредстве пружи­
ны 12. Так как распорные плиты образуют между собой угол, близ­
кий к 180°, то при движении шатуна вверх распорные плиты спрям-
б)
Рис. 8.3. Щековые дробилки:
а — с простым движением подвижной щеки, б — то ж е. со сложным
ляются и приближают подвижную щеку к неподвижной, обеспечи­
вая дробление материала. При опускании шатуна распорные плиты
снова отклоняются от прямой линии, щека отходит вправо, часть
раздробленного материала высыпается через разгрузочную щель,
а остальной опускается и раздрабливается при следующем подъе­
ме шатуна и рабочем движении щеки.
87
Величина разгрузочной щели, а следовательно, и степень из­
мельчения і могут быть изменены регулировочными клиньями. При
опускании .клина 10 посредством винтового устройства 9 он позво­
лит клину / / переместиться несколько вправо, благодаря чему при
работе дробилки подвижная щека будет качаться немного правее
относительно неподиижной, чем ранее, и крупность материала, вы­
ходящего из дробилки, увеличится (возрастет также производи­
тельность, а степень измельчения уменьшится). Если клин 10 при­
поднять, крупность и производительность уменьшатся, а степень из­
мельчения возрастет.
Чтобы предотвратить поломку ответственных деталей при попа­
дании в дробилку куска недробимого материала (например, куска
железа), в щековой дробилке одну распорную плиту изготовляют
из двух частей и соединяют их болтами. Размер и количество бол­
тов рассчитывают таким образом, чтобы плита обеспечивала дроб­
ление при полной загрузке рабочего пространства наиболее проч­
ным материалом, а при попадании недробимого куска срезала бол­
ты и выпадала из вкладышей. Применяют также цельные
чугунные плиты соответствующей прочности.
Щековые дробилки со сложным движением подвижной щеки
(рис. 8.3, б) имеют станину 1, неподвижную щеку 2, боковые
клинья 3, регулировочное устройство с винтом 7 и клиньями 11 и 12,
тягу 10 с пружиной 8 и гайкой 9, но отличаются от рассмотренной
тем, что подвижная щека 4 верхней частью надета непосредственно
на эксцентриковый вал 6 (на сферических роликовых подшипни­
ках 5) и имеет одну распорную плиту 13. Один из маховиков дро­
билки служит также шкивом клиноременной передачи.
При вращении эксцентрикового вала, когда верхняя часть по­
движной щеки поднимается и приближается к неподвижной, ниж­
няя часть благодаря наличию распорной плиты также приближает­
ся к неподвижной щеке ,и происходит дробление материала. При
опускании подвижной щеки нижняя ее часть отклоняется от не­
подвижной и материал интенсивно продвигается вниз и разгру­
жается. Дробилки со сложным движением подвижной щеки при
равной производительности с дробилками, имеющими простое дви­
жение щеки, имеют меньшие размеры и массу, но эксцентриковый
вал у них работает в тяжелых условиях, так как он непосредствен­
но воспринимает усилие раздавливания наибольших кусков мате­
риала.
• '
Выпускают щековые дробилки с размерами загрузочного от­
верстия от 160X250 до 1500X2100 мм. Степень измельчения у щековых дробилок — 6 ... 8.
Основные расчеты щековых дробилок. О п р е д е л е н и е у г ­
л а з а х в а т а. При раздавливании материала между щеками
дробилки степень измельчения тем больше, чем больше угол а
между щеками, однако при превышении некоторого предельного
значения этого угла, называемого углом захвата, силы трения, воз­
никающие между щеками и материалом, уже не удерживают м а­
88
териал, и он выскальзывает из пространства между щеками. Для
определения угла захвата предполагаем, что кусок материала име­
ет форму шара. Силой тяжести пренебрегаем в связи с малой ее
величиной.
Угол а (рис. 8.4, а) будет углом захвата при равновесии шаро­
образного куска под действием силы сжатия Р и сил трения Pf,
а)
Рис. 8.4. Схемы для определения у щековых дробилок:
а — угла захвата, б — производительности
образующих плоскую систему сил. Спроектировав силы на две
взаимно перпендикулярные оси, одна из которых совпадает с осью
симметрии системы, из условия равновесия получим
2 Р sfti —
2
Ц2 Р / cos —
Разделив обе части равенства на
2
.
(8.2)
2Р cos — , получим
tg - | - = / = t g < p ,
Ш
0
(8.3)
где / — коэффициент трения скольжения дробимого материала и
дробящих плит; <р — угол трения, град,
a = 2 a r c t g / , или а=2<р.
(8.4)
Независимо от расположения щек угол захвата іравен двойному
углу трения. Угол трения <р и коэффициент трения f находят по
справочникам. При дроблении каменных материалов стальными
щеками коэффициент трения / = 0 , 3 , откуда а = 3 3 ° 2 0 /. Практически
угол между щеками а Пр принимают несколько меньшим, чтобы
обеспечить удержание материала силами трения:
а пр= (0 ,4 5 .. .0,7) а.
(8.5)
89
О п р е д е л е н и е п р о и з в о д и т е л ь н о с т и . При заверше­
нии рабочего хода подвижной щеки зазор между щеками является
наименьшим d u а при отходе подвижной щеки от неподвижной на
величину s зазор увеличивается до величины d \ + s (рис. 8.4, б). За
время отхода щеки на величину s через разгрузочную щель мате­
риал выпадает в виде призмы, объем которой
hi,
2
где /
(8 .6 )
длина разгрузочного отверстия, равная ширине щеки, м;
h = s / tg a .
(8.7)
Число двойных качаний щеки соответствует частоте вращения
эксцентрикового вала п (с~‘), следовательно, производительность
(м /ч) щековой дробилки
П = 36001/л*
(8 .8)
или (т/ч)
П = 3600Кл£рр= 3 6 0 0 -(dl + s ) + di
Inkpp,
(8.9)
tg a
материала (fcp= 0 , 3 ... 0,65)-
где kp — коэффициент разрыхления
р — плотность материала, т/м3.
Приняв средний размер куска, выпадающего из дробилки,
(d\ + s) 4- d\
d ср
(8 . 10)
2
получим
/7 = 3600f/cpS/rt^pp/tg a,
(8. 11)
где все линейные величины d cр, s и I выражаются в метрах.
Коэффициент іразрыхления материала принимают тем меньше,
чем крупнее дробилка. Частоту вращения эксцентрикового вала
определяют из условия равенства времени отхода подвижной щеки
на величину s и времени свободного падения материала с высоты Һ
с учетом трения его о щеки (л, «г*1; 5, м):
п
V iz
(8 . 12)
Производительность щековых дробилок зависит в основном от
размера дробилки; выпускают дробилки с производительностью от
до 700 т/ч, но у каждой дробилки ее можно регулировать по­
средством изменения величины d\ с помощью регулировочных
клиньев и сменных распорных плит. Д ля облегчения изменения
производительности регулировочные клинья в новых конструкциях
дробилок^ располагают в плоскости, совпадающей с плоскостью
распорной плиты, и передвигают посредством горизонтального вин­
та, имеющего правую и левую резьбу. Д ля дробилок с малой про­
изводительностью удельный расход энергии составляет 2,2 кВт*ч/т
для крупных— 1,1 кВт-ч/т.
л
90
Л
-----------------------------
—
«
W
W
W
. V I
l V
I I / f A
/ i
п
и
т
w
n
v
r i
л
л
§ 8.3. К онусны е д р о б и л к и
В конусных дробилках материал измельчают посредством раз­
давливания и изгиба при качении внутреннего конуса по материа­
лу, защемленному между поверхностями внутреннего 2 и наруж­
ного конуса 1 (рис. 8.5, б). Вал с внутренним конусом двигается
так, что его ось описывает коническую поверхность с вершиной в
точке А. При этом диаметрально противоположные образующие
Сток
смазки
Рис. 8.5. Конусные дробилки:
а — с верхней опорой вала, б — схема действия, в — с грибовидной головкой
внутреннего конуса с одной стороны приближаются к поверхности
наружного конуса и дробят материал, а с противоположной— уда­
ляются от него, обеспечивая разгрузку и опускание материала. За
один оборот вала этот процесс происходит по всей окружности и
непрерывно повторяется, что обеспечивает плавную работу и высо­
кую производительность дробилки.
Загружают куски размером от 300 до 1500 мм, а выходят из
дробилки куски размером от 50 до 220 мм (степень измельчения —
6... 7). Производительность при дроблении известняка у конусных
дробилок различной мощности колеблется от 45 до 1500 т/ч, при
удельном расходе энергии — соответственно от 0,75 до 0,25 кВт-ч/т.
91
Конусные дробилки применяют для крупного, среднего и мел­
кого дробления. На заводах промышленности строительных мате­
риалов конусные дробилки используют для дробления известняка
на цементных заводах и различных скальных пород на крупных
заводах, производящих щебень для приготовления бетонной смеси
и для дорожного строительства. Конусные дробилки бывают с верх­
ним подвесом вала, эксцентриковые с неподвижным валом и кон­
сольные с нижней опорой вала.
Конусные дробилки с подвесным валом (рис. 8.5, а) имеют ста­
нину 1, наружный конус 2, футерованный бронеплитами 3. Н ад
конусом установлена поперечина 7, в центральной части которой
на кольцевой подпятник опирается верхняя часть вала 6 с внутрен­
ним дробящим конусом 5, футерованным бронеплитами 4. Вал при­
водится в движение эксцентриковым стаканом 11, который в р а ­
щается от привода через шкив 10, приводной вал 9 и пару кониче­
ских зубчатых колес 8. Конусные дробилки с грибовидной головкой
(рис. 8.5, в) сл у ж ат для вторичного среднего и мелкого дроб­
ления и обеспечивают получение более однородного по крупности
материала. Т акая дробилка имеет станину 1, наружный конус не­
подвижный 2 и внутренний подвижный 3.
^
Степень измельчения и производительность конусных дробилок
регулируют подъемом и опусканием конуса путем навинчивания
разрезной гайки на резьбу верхнего конца вала у дробилок круп­
ного дробления или поворотом регулировочного кольца относитель­
но опорного у дробилок среднего и мелкого дробления. Имеются
такж е конусные дробилки крупного дробления с гидравлическим
регулированием размера щели.
-V
. ;'<
§ 8.4. Валковые дробилки
Валковые дробилки измельчают материал посредством р азд ав­
ливания и истирания между двумя цилиндрическими поверхностя­
ми валков, вращающихся навстречу друг другу (рис. 8.6, а ). П ри­
меняют такж е одновалковые дробилки (рис. 8.6, б). Так как сте­
пень измельчения у валковых дробилок невелика (для дробилок с
гладкими валками — 4... 6), для лучшей обработки массы иногда
применяют последовательно две дробилки (рис. 8.6, е) или много­
валковые дробилки (рис. 8.6, г). При вращении одного из валков
с большей скоростью кроме раздавливания происходит такж е и ис­
тирание материала. В случае применения рифленых поверхностей
материал испытывает в какой-то мере раскалы ваю щ ее действие, а
при быстром вращении ребристого валка — действие удара.
Зубчатые валковые дробилки измельчают мягкие материалы пу­
тем резания и. как бы разрывают куски на части. Благодаря р а з ­
личной конструкции рабочих поверхностей валковые дробилки в
промышленности строительных материалов широко применяют для
дробления как прочных и средней прочности пород и искусственных
материалов (известняк, ш амот), так и мягких и вязких материалов
92
(уголь, мел, глина). В производстве теплоизоляционных материа­
лов дырчатые вальцы, например, используются не только для из­
мельчения глины, но и для попутного формования из нее гранул.
Вальцы с углублениями на рабочей поверхности применяют для по­
лучения брикетов.
Классификация. По н а з н а ч е н и ю валковые дробилки под­
разделяют на дробилки для мелкого и среднего дробления и для
дробления с попутным удалением каменистых включений, а также
для формования гранул и брикетов.
Рис. 8.6. Схемы валковых дробилок
По к о н с т р у к ц и и рабочей поверхности валков применяют
дробилки с гладкой, рифленой, ребристой, зубчатой, винтовой, дыр­
чатой поверхностями и поверхностью с углублениями. По конструк­
ции устройства, предохраняющего дробилку от поломки при попа­
дании в нее недробимого материала, дробилки бывают с одной па­
рой подвижных подшипников, во время работы прижатых к упору
пружинами, с двумя парами подвижных подшипников и с предо­
хранительными срезными болтами на приводном шкиве при непо­
движном креплении подшипников обоих валков.
Валковая дробилка (ірис. 8.7, а) состоит из станины 4 , привод­
ного вала 2 с клиноременным шкивом 6 , передающим вращение
зубчатой парой / валку 3, а от него зубчатой передачей 5 валку 7.
Вал валка 3 опирается на роликовые подшипники, неподвижно
укрепленные на станине. Подшипники вала 10 установлены в на­
правляющих станины подвижно, но во время работы они прижаты
пружинами 9 к упорам 11. Положение упоров определяет величину
зазора между валками. При попадании недробимого материала ва­
лок отодвигается вправо, сжимая пружины, и недробимый кусок
проходит в увеличившийся зазор, после чего пружины возвращают
валок в исходное положение и работа дробилки продолжается.
Валки имеют сборную конструкцию. Сменную рубашку крепят
на ступице с помощью конусных колец, стягиваемых болтами. Для
лучшего захвата материала один из валков имеет рифления по об­
разующим. Над валками установлена приемная воронка 8 . У дро93
билки C M -12 диаметр валков 610 мм, длина 400 мм, частота в р ащ е­
ния 75 мин-1. При ширине щели между валками, равной 30 мм, дро­
билка обеспечивает производительность 27 м3/ч.
Чтобы при отклонении валка не нарушалось зацепление шесте­
рен 5, они имеют удлиненные зубья. С той же целью у валковой
дробилки с дырчатой поверхностью валков использована цепная
передача; применяют такж е привод 'Каждого валка от индивиду­
ального электродвигателя через клиноременные передачи.
Рис. 8.7. Валковая дробилка
При дроблении глины с каменистыми включениями применяют
винтовые вальцы (один из валков имеет винтовую нарезку, сбра­
сывающую каменистые включения). Д л я отделения камней приме­
няют такж е дезинтеграторные вальцы, у которых стальные ребра
быстровращающегося валка упругим ударом перебрасывают камни
через гладкий тихоходный валок в сборник, в то время как комья
глины смягчают удар и попадают в пространство между валками.
Быстроходный и тихоходный валки дезинтеграторных вальцов в р а ­
щаются от индивидуальных электродвигателей.
Основные расчеты дробилок с гладкими валками. О п р е д е ­
л е н и е у г л а з а х в а т а . Из схемы (рис. 8.8, а) видно, что
углом захвата валковых дробилок с гладкими валками является
угол между плоскостями, касательными к поверхности валков в
точках соприкосновения с ними наибольшего шарообразного куска
материала, затягиваемого в пространство между валками силами
трения Pf при раздавливающих силах Р. Н а схеме показаны силы,
94
действующие на кусок материала со стороны левого валка. Такие
же силы действуют и со стороны правого валка, благодаря чему
горизонтальные проекции сил взаимно уравновешиваются, а верти­
кальные удовлетворяют уравнению по формуле (8.2). Угол захвата
валковых дробилок определя­
ют так же, как и угол захвата
у щековых дробилок. Он ра­
вен двойному углу трения, а
практически составляет 15...
25°.
Соотношение между диа­
метром валков D и диаметром
кусков d, поступающих в дро­
билку, определяют из тре­
угольника ABC по схеме (рис.
8.8, а ) :
D
d1
D
d
а
COS
+
+
2
2
2
2
2
9
(8.13)
Умножив обе части уравне­
ния на 2/d, получим
.
лх
D
d +
л
d
D
+1)
а
COS
(8.14)
или
DU
d
1
COS
2
COS
di
d
а
2
(8 * 1 5 )
При степени измельчения,
равной i,
d
d1
1
, (8.16)
d
I
d\
из уравнения (8.15) получим
Рис. 8.8. Схемы к расчету у валковых
дробилок с гладкими валками:
а — угла захвата и соотношения диаметров,
б — производительности
а
D
d
COS
1
2
COS
1
I
а
(8.17)
2
Для гладких валков и твердых материалов это отношение пре­
вышает 20, для рифленых — от 10 до 12, а для зубчатых — от 1,5
до 6.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь валковых дробилок зависит от дли­
ны валков /, зазора между валками d\, скорости v движения ленты
95
материала
коэффициентом
который, кроме того, учитывает также степень использования дли­
ны валков и неравномерность подачи материала ( & = 0 ,2 ... 0,3 для
твердых пород и & =0,4 ... 0,6 — для глины):
П = 3 6 0 0 l d xvk.
(8.18)
Скорость (м/с) движения ленты материала примерно равна
окружной скорости поверхности валков, т. е.
v — nDn,
(8.19)
где п — частота вращения валков, с-1.
Подставив значение скорости в формулу (8.18), получим (м3/ч)
П = 3600n/cfjD/iyfe
( 8.20)
или (т/ч)
П = 3600 nldYDnkp,
где I
(8.21)
длина валков (рис. 8.8, б).
§ 8.5. Бегуны
На бегунах материал дробят между цилиндрическими поверх­
ностями катков и плоской поверхностью чаши. Так как катки ка­
тятся 'по кольцевым дорожкам чаши, то наряду с раздавливанием
происходит и интенсивное истирание материала. Бегуны используют
как для мелкого дробления, так и для грубого помола, обеспечи­
вая крупность частиц от 0,1 до 8 мм.
В промышленности строительных материалов на бегунах из­
мельчают сухую и увлажненную до 15... 18% глину, кварцит, по­
левой шпат, доломит, шамот, асбест. На бегунах обрабатывают
и многокомпонентные смеси, так как попутно с измельчением м а­
териала происходит и интенсивное перемешивание.
Классификация. По т е х н о л о г и ч е с к о м у н а з н а ч е н и ю
и действию выпускают бегуны для сухого и мокрого измельчения,
для измельчения с перемешиванием; периодического и непрерыв­
ного действия. По к о н с т р у к ц и и бегуны бывают с вращаю­
щимися осями катков и неподвижной чашей, с вращающейся ча­
шей и неподвижными осями катков, с верхним и нижним привода­
ми вертикального вала, с предохранительным устройством в виде
кривошипных полуосей и в виде полуосей, перемещающихся с кон­
цевыми ползунами в направляющих станины, с металлическими
катками и подом чаши и с каменными катками и подом (гранит,
кварцит, каменное литье).
Б е г у н ы . с у х о г о и з м е л ь ч е н и я (рис. 8.9, а) имеют ча­
шу 16, вращающуюся вместе с валом 3 от электродвигателя 11 че­
рез клиноременную передачу 10, приводной вал и коническую па­
ру 4. Вал 3 опирается на сложный подпятник, воспринимающий
массу чаши, катков и материала. Чаша выложена сплошными и
96
дырчатыми плитами 15. На сплошные плиты опираются катки 5
свободно вращающиеся на осях 6. При попадании
в чашу недроj
j
j
оимого материала каток приподнимается
вместе с осью, так как
Рис. 8.9. Бегуны сухого измельчения:
а — общий вид, б — устройство для пружинного нажатия на катки, в — схема к рас­
чету
она может перемещаться с концевыми ползунами 7 в направляю*
щих 8 и 1 станины 9. Внутренние концы осей укреплены во втулке,
свободно надетой на вертикальный вал. Стойки станины соединены
поперечиной 2, поддерживающей привод и служащей опорой верх­
нему концу вертикального вала.
4 —1386
97
Измельченный на сплошных плитах материал сдвигается скреб­
ками на дырчатые плиты 15, просеивается, попадает в кольцевой
желоб 14, укрепленный «а кронштейнах 12, и передвигается скреб­
ком 13 к разгрузочному отверстию. Материал, не прошедший через
отверстия, подгребается второй парой скребков под катки и додрабливается. Ширина катков до 400 мм, диаметр 1200... 1800 мм,
масса от 2 д о 7 \т.
I' i r
Б е г у н ы м о к р о г о п о м о л а конструктивно выполнены с
вращающимися осями катков и неподвижной чашей. Днище чаши
(под) выложено плитами с продолговатыми отверстиями, через ко­
торые катки продавливают измельченный материал на вращаю­
щийся приемный диск. Д ля большего перекрытия пода чаши при­
меняют или более широкие катки (до 800 мм), или катки, разно­
удаленные от оси вертикального вала.
С м е с и т е л ь н ы е б е г у н ы измельчают и перемешивают
материал одновременно, обеспечивают получение однородных сме­
сей из нескольких компонентов; они работают циклично. В глубо­
кую вращающуюся чашу, футерованную сменными сплошными
плитами, загружают порцию материала (массой до 1,5 т) обраба­
тывают 5... 15 мин и выгружают специальным скребком, который
в момент выгрузки опускают во вращающуюся чашу.
Б е г у н ы с д о п о л н и т е л ь н ы м н а ж а т и е м на к а т к и
позволяют не только повысить давление катков на материал, но и
регулировать это давление в зависимости от свойств материала,
благодаря чему снижается общая масса машины и повышается эф­
фективность ее работы.
4 г ^
На рис. 8.9, б показана конструкция устройства для пружинно­
го нажатия на катки. Устройство состоит из прикрепленных к го­
ловке вертикального вала двух швеллеров 2, объединенных ося­
ми 3. На осях установлены тяги, которые пружинами 8 обеспечи­
вают затяжку рессоры 5, укрепленной на кривошипной полуоси 7
катков 6. Величина дополнительного нажатия регулируется затяж ­
кой пружин 8. Пружины закрыты чехлами 4. Зазор между чашей
и катком регулируется винтовым упором 1. Кроме пружинного при­
меняют такж е гидравлическое и пневматическое дополнительное
нажатие.
:
Преимуществом бегунов по сравнению с валковыми дробилка­
ми является то, чТо они лучше захватывают и дробят большие кус­
ки материала, обеспечивая большую степень измельчения, а неод­
нократно воздействуя на материал и растирая его, улучшают пла­
стические свойства глинистых материалов, а также позволяют лег­
ко регулировать тонкость измельчения.
К недостаткам бегунов относятся сложность конструкции и бо­
лее высокий удельный расход энергии.
Основные расчеты бегунов. О п р е д е л е н и е у г л а з а х в а т а .
Углом захвата у бегунов (рис. 8.9, в) называют угол между плос­
костью чаши и плоскостью, касательной к поверхности катка в точ­
ке соприкосновения с ним наибольшего шарообразного куска ма98
териала, удерживаемого силами трения Pf, возникающими под
действием раздавливающих сил Р. Определение угла захвата у бе­
гунов аналогично определению угла захвата у щековых дробилок:
он равен двойному углу трения и зависит от коэффициента трения.
Соотношение между диаметром катка D и д и а ­
м е т р о м к у с к а материала d определяется из треугольника
ABC (рис. 8.9, в):
DI2 - rf/2= ( D/2 1 d/2) cos а,
(8.22)
£>/*/;=( 1
(8.23)
откуда
cos а )/(1 — cos а).
Это соотношение для твердых пород равно 11, а для глины с
карьерной влажностью — около 5. Однако для надежной работы
бегунов величину наибольших кусков необходимо брать на 10...
...20% меньше расчетной величины, полученной по формуле (8.23),
т. е. оПр = (0,8... 0,9) а.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь бегунов выражают в объемных или
весовых единицах готового продукта, полученного в единицу време­
ни. Так как физические свойства измельчаемого материала и тре­
бования к качественным показателям готового продукта чрезвы­
чайно разнообразны, пока нет расчетных формул, которые учиты­
вали бы все факторы, влияющие на производительность, поэтому
для ее расчета пользуются приближенными или эмпирическими
формулами.
Производительность бегунов периодического действия зависит
от величины порции материалов, загружаемых в чашу, степени их
уплотнения или разрыхления в процессе обработки и от продол­
жительности цикла.
С учетом конкретных условий работы производительность бегу­
нов периодического действия (м3/ч)
I
П = 3600Vk jt^
(8.24;
где V — фактический объем готового продукта, м3; /ц — длитель­
ность цикла (сумма времени, затрачиваемого на загрузку, обработ­
ку порции, разгрузку и подготовку машины к следующему циклу),
с; k„ — коэффициент использования бегунов во времени (6,,=
= 0 ,8 ... 0,9).
Ориентировочно производительность бегунов мокрого измельче­
ния непрерывного действия с дырчатыми плитами пода чаши (м3/ч)
П — 3600/ (A, - f A2)u>kJ(2n\
(8.25)
где I — средняя длина глиняных прутков, продавливаемых через
отверстия в плитах пода чаши при набегании катка (для средне4*
99
пластичных глин, имеющих влажность 18 ... 20%, / = 0 ,0 2 ... 0,025 м),
м; А] — площадь отверстий пода чаши, перекрываемых катком,
ближе расположенным к оси вращения, за один оборот вертикаль­
ного вала, м2; Аг — то же, для катка, более удаленного от оси вер­
тикального вала, м2; ш — угловая скорость вертикального вала,
рад/с; к„ — коэффициент использования бегунов (£ „ = 0 ,8 ... 0,9).
Эмпирические формулы для расчета производительности (т/ч),
полученные опытным яутем, учитывают лишь некоторые факторы.
Так, для сухого измельчения каменистых пород предложена фор­
мула
f I — 2,l5GDn,
(8.26)
где G — масса катка, т: D — диаметр чаши, м; п — частота враще­
ния вертикального вала бегунов, с-1.
Подбирать бегуны следует по каталогам. При этом необходимо
иметь в виду, что правильный учет конкретных условий работы и
свойств материалов, а также использование опыта новаторов про­
изводства могут обеспечить значительное превышение паспортной
производительности бегунов.
§ 8.6. Молотковые дробилки
Молотковые дробилки измельчают материал ударом быстровращающихся молотков, шарнирно или жестко закрепленных на рото­
ре. Куски материала разрушаются от удара молотков, а также от
удара о дробящие плиты, колосники решеток и друг о друга. Мо­
лотковые дробилки применяют для дробления пород средней проч­
ности и мягких пород с естественной влажностью не более 10%
(известняк, мергель, гипсовый камень, мел, асбестовая руда, сухая
глина, шамот, каменный уголь). Степень измельчения от 10 до 50.
Классификация. По с п о с о б у к р е п л е н и я молотков молот­
ковые дробилки подразделяют на дробилки с шарнирно подвешен­
ными молотками (для крупного, среднего и мелкого дробления) и
с жестко закрепленными молотками (для мелкого дробления и по­
мола). По к о л и ч е с т в у в а л о в молотковые дробилки быва­
ют одновальные (однороторные) и двухвальные (двухроторные).
По р а с п о л о ж е н и ю м о л о т к о в молотковые дробилки под­
разделяют на дробилки одно- и многорядные. У однорядных мо­
лотки на роторе располагают по окружности в одной плоскости
в количестве от 2 до 8 молотков массой до 70 кг каждый. Энергия
удара таких тяжелых молотков чрезвычайно велика, и куски дро­
бятся без образования пылевидных частиц. Многорядные дробилки
имеют ротор, выполненный в виде многих параллельных дисков, на
каждом из которых подвешено от 2 до 8 сравнительно легких
(3... 10 кг) молотков. Всего на роторе располагают до 300 молот­
ков.
100
При вращении ротора молотки под действием центробежных сил
располагаются по радиусам, а концы молотков описывают окруж­
ности, диаметр которых наряду с длиной ротора характеризует раз­
мер дробилки. Диаметр D и длина ротора L составляют от 300Х
Х200 до 2000X3000 мм. Частота вращения ротора составляет от
3000 оборотов в минуту у небольших дробилок до 300 в минуту у
крупных при мощности двигателя от 5 до 500 кВт. Производитель­
ность молотковых дробилок зависит от размеров ротора, крупно­
сти загружаемого материала и степени измельчения, а также от
физических свойств материала. У крупных двухроторных ударных
дробилок производительность достигает 400 т/ч.
О д н о р о т о р н а я м н о г о р я д н а я д р о б и л к а (рис. 8.10,
а) состоит из корпуса, ротора с молотками 2 , загрузочного устрой-
ч
Рис. 8.10. Молотковые дробилки:
а, б — однороторные многорядные, в — однороторная с жестко закрепленными молот
нами, г — двухроторная
101
ства 1, дробящих плит 3 и колосниковой решетки 4. Дробилка от­
личается от однороторных однорядных в основном устройством ро­
тора (рис. 8.10, б). На вал 2 надеты диски 1, отделенные друг от
друга втулками 3. Через цилиндрические отверстия дисков продеты
оси 4, на которых подвешены плоские молотки 6. Концы осей з а ­
креплены в торцовых шайбах 5. Вал опирается на подшипники и
вращается от электродвигателя через ременную передачу и шкив.
На противоположный-конец вала можно надеть маховик. Вращение
от вала передается дискам через призматическую шпонку. Так как
ротор имеет большую частоту вращения, его привод может осу­
ществляться при непосредственном соединении вала іротора с ва­
лом электродвигателя с помощью пальцевой муфты.
Однороторные дробилки ударного действия с жестко закреплен­
ными молотками (рис. 8.10, в) предназначены для первичного дроб­
ления неабразивных горных пород с пределом прочности до
147 МПа. Дробилка состоит из корпуса 3, внутри которого уста­
новлены ротор 2 с двумя жестко закрепленными молотками 1 и
боковая колосниковая решетка 5 с предохранительными пружина­
ми 6. Материал подают внутрь корпуса через загрузочное отвер­
стие 4, имеющее цепную завесу, затем он попадает на быстровращающиеся молотки, дробится и отбрасывается вверх и в сторону,
пока не пройдет через отверстия между колосниками. Типаж пре­
дусматривает пять типов дробилок с шириной загрузочного отвер­
стия от 350 до 1400 мм и производительностью от 20 до 350 м3/ч
при степени измельчения 10 ... 15.
Д в у х р о т о р н а я м о л о т к о в а я д р о б и л к а (рис. 8.10, г)
имеет два многорядных ротора, которые вращаются от индивиду­
альных электродвигателей навстречу друг другу. Крупнокусковой
материал пластинчатым питателем загружается в приемную ворон­
ку 3 и попадает на колосники 2. Молотки 4, укрепленные на коро­
мыслах 1, при быстром вращении валов 5 занимают радиальное
положение, проходят между колосниками 2 и своими концами от­
бивают от крупных глыб куски, которые проваливаются между за ­
грузочными колосниками и додрабливаются молотками на ко­
лосниковых решетках 6. Такая дробилка обеспечивает боль­
шую производительность при высокой степени измельчения
( t = 2 5 ...30).
Производительность молотковых дробилок определяют по ката­
логам и справочникам и уточняют опытным путем с учетом кон­
кретных условий работы. Д ля обеспечения высокой производитель­
ности молотковых дробилок необходимо равномерно подавать ма­
териал, не допуская перегрузки, так как при чрезмерной подаче
материала в дробилки, не имеющие колосников, в загрузочной во­
ронке может произойти заклинивание ротора. Не следует также
допускать превышения предельных размеров кусков материала, по­
ступающего на измельчение.
102
ГЛАВА 9
.
МАШИНЫ ДЛЯ ТОНКОГО И СВЕРХТОНКОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ
(ПОМОЛА)
§ 9.1. Молотковые мельницы
Молотковые мельницы измельчают материал ударом молотков,
жестко закрепленных на роторах. Дезинтеграторы обеспечивают
возможность получения материалов с частицами менее 0,5 мм, а
аэробильные мельницы устройствами для отбора измельченного
материала воздушным или газовым потоком и отделения частиц
требуемой крупности могут обеспечить любую тонкость помола.
Рис. 9.1. Дезинтегратор (общий вид при снятом кожухе
и раздвинутых роторах)
Дезинтеграторы служат для грубого помола глины, высушен­
ной до влажности 8...9% , для измельчения мелкокускового мела,
трепела, мягкого известняка, распушки сухого асбеста, а также для
тщательного смешивания известково-песчаных масс с измельчени­
ем и активизацией песка при производстве силикатных изделий.
Дезинтегратор (рис. 9.1) состоит из станины /, роторов 2 и при­
вода 3. Станина представляет собой фундаментную плиту с укреп­
ленными на ней двумя стойками и подшипниковыми опорами для
двух валов. Консольно на валах посажены диски, к которым по
концентрическим окружностям прикреплены ряды молотков-пальцев, имеющих форму цилиндрических стержней. Для придания
жесткости концы каждого ряда пальцев объединены узкими коль­
цами. Роторы в рабочем состоянии размещены так, что ряды паль­
цев одного из них расположены между рядами пальцев другого,
при этом они закрыты кожухом. Роторы вращаются с большой ско­
ростью в противоположных направлениях, благодаря чему матери­
ал, загружаемый по течке кожуха внутрь роторов, проходит через
ЮЗ
первый, ближайший к оси вращения, ряд пальцев первого ротора,
дробится и отбрасывается на двигающиеся навстречу пальцы вто­
рого ротора, затем через следующий ряд и т. д., пока в измельчен­
ном виде не высыпается в разгрузочное отверстие станины. Привод
роторов — от индивидуальных электродвигателей через клиноре­
менные передачи.
!
Дезинтеграторы обеспечивают высокую степень измельчения
и тонкость помола, которые можно регулировать скоростью враще­
ния роторов, а также крупностью загружаемого материала. Их
производительность зависит от размеров дезинтегратора, требуе­
мой степени измельчения и физических свойств материала. Боль­
шое влияние на производительность оказывает равномерность пи­
тания. Дезинтеграторы имеют роторы диаметром от 400 до 2500 мм
при сравнительно небольшой длине пальцев — от 100 до 700 мм.
Дезинтегратор с ротором диаметром 1350 мм и мощностью двига­
теля 18,4 кВт имеет производительность 5 т/ч при измельчении су­
хой глины до крупности 0,2 мм и 10 т/ч — при измельчении угля до
той же крупности.
f•
'
Дезинтеграторы просты по конструкции и имеют малую метал­
лоемкость, но требуют балансировки роторов (уравновешивания
относительно оси вращения) и частой замены пальцев, которые
быстро изнашиваются. Для облегчения изношенных пальцев целе­
сообразно вместо цельных, приклепанных к диску пальцев приме­
нять составные пальцы, представляющие собой болты с надетыми
на них трубками. Изношенные трубки легко и быстро заменяют
при ремонте роторов. К недостаткам дезинтеграторов относится
также налипание материала на пальцы, особенно при измельче­
нии глины влажностью свыше 12%. Очистки пальцев наиболее про­
сто достигают при периодическом изменении направления враще­
ния роторов.
Аэробильные мельницы служат для одновременного помола и
сушки угля, гипса, глины, мела, асбеста и других материалов в
потоке горячих газов. Аэробильная мельница состоит из молотко­
вой дробилки, ротор которой имеет десять жестко закрепленных
молотков, вентилятора, создающего воздушный поток, сепаратора,
разделяющего измельченный материал по крупности, и питателя,
равномерно подающего материал к центру ротора.
Материал, измельченный молотками ротора, подхватывается
воздушным потоком и уносится в сепаратор, где разделяется на
две фракции, из которых мелкая уносится в осадительное устрой­
ство и используется, а крупная возвращается на повторное измель­
чение. Тонкость помола материала в аэробильных мельницах мож­
но легко регулировать посредством изменения скорости воздушного
потока, что достигается изменением сопротивления его движению
с помощью специальных жалюзи в верхней части сепаратора или
изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора. Чем
меньше скорость воздушного потока, тем меньшие частицы он з а ­
хватывает, при этом степень измельчения возрастает, а произво­
104
1
дительность сокращается. При увеличении скорости воздушного
по­
тока помол получается более грубым, но количество измельченного
материала, поставляемого мельницей, возрастает.
§ 9.2. Кольцевые (роликовые) мельницы
Рабочими органами кольцевых мельниц являются кольца и ро­
лики. Ролики (или шары) катятся по одной из поверхностей коль­
ца и измельчают материал. Измельчение может происходить при
качении по плоскому горизонтальному кольцу (рис. 9.2, а), по го­
ризонтальному желобку кольца (рис. 9.2, б), по конусной поверх-
V
ЯЛ
X
\
у
р
п
ЕЕ1
Рис. 9.2. Кольцевые (роликовые) мельницы:
а — роликовая с плоским кольцом, б — ш аровая с желобчатым кольцом
ности кольца, по внутренней поверхности горизонтально или вер­
тикально расположенного кольца.
По принципу действия эти мельницы подобны бегунам, так как
при вращении кольца или роликов материал измельчается посред­
ством раздавливания и истирания. Кольцо (или оси роликов) в р а ­
щается от привода. Так как масса роликов и шаров невелика, все
типы роликовых мельниц имеют дополнительное нажатие на шары
или ролики от давления пружин или центробежных сил, возникаю­
щих при вращении. Кольцевые мельницы применяют для помола
неабразивных материалов малой и средней прочности.
В отличие от тихоходных и быстроходных дробильно-помольных
машин кольцевые мельницы называют среднеходными, так как ча­
стота вращения их рабочих органов 100... 300 мин-1. Необходимая
тонкость измельчения у кольцевых мельниц, так же как и у быстро­
ходных аэробильных, достигается благодаря их работе в замкнутом
цикле и отделению достаточно измельченных частиц материала с
помощью воздушного потока, который подхватывает измельченные
частицы и уносит их в сепаратор и осадительное устройство.
Кольцевая мельница с плоским кольцом и коническими ролика­
ми (рис. 9.2, а) состоит из выложенной бронеплитами чаши-кольца 2 , вращающейся от электродвигателя через редуктор 1, и роли­
ков 5, свободно вращающихся с осями 8 в корпусах, поддерживае­
мых рычагами 6. Рычаги шарнирами 4 прикреплены к станине, а в
верхней части стянуты пружинами 7, которые в зависимости от
размеров машины создают давление от 44 до 440 кН на каждый
ролик. Зазор между роликом и чашей можно регулировать винто­
вым упором. Мельница закрыта герметичным кожухом.
Материал подается в центр чаши на направляющий конус, ссы­
пается на бронеплиты и под действием центробежных сил переме­
щается к периферии, попадая под ролики. Измельченный материал
по всей окружности веером сбрасывается с кольца. Подогретый до
300° воздух подается снизу, проходит в мельницу через кольцевые
зазоры 5, подхватывает материал и уносит его в проходной сепа­
ратор, установленный над мельницей. В сепараторе крупные части­
цы отделяются и направляются по центральной трубе вниз на по­
вторное измельчение, а мелкие частицы уносятся в осадительное
устройство. Диаметр кольца у различных по величине мельниц со­
ставляет 640 ... 1630 мм, роликов — 480 ... 1200 мм.
Кольцевые шаровые мельницы (рис. 9.2, б) состоят из желоб­
чатого кольца 1, вращающегося от электродвигателя через редук­
тор 11, и шаров 9, свободно уложенных в желоб кольца. Зазоры
между шарами, равные 15... 20 мм, сохраняются благодаря обой­
ме. Шары прижимаются к вращающемуся кольцу пружинами 3 че­
рез неподвижное кольцо 2. Сжатие пружин регулируют винтовым
устройством 4. Шары могут также располагаться в два-три ряда
друг над другом. Мельницу закрывают герметичным кожухом.
Материал питателем 8 подается на направляющий конус кольца
и, попадая под шары, измельчается. Давление на материал соз­
дается действием пружин, центробежными силами, возникающими
при вращении, массой шаров и верхнего кольца. Измельченный ма­
териал подхватывается воздухом, вдуваемым через трубу 10, и уно­
сится в сепаратор 6, из которого крупные частицы возвращаются
на домол по трубе 7, а мелкие через трубу 5 уносятся в осадитель­
ное устройство. Диаметр кольцевого желоба 61 ... 1450 мм, частота
106
вращения кольца 300... 330 мин-1, производительность при помоле
различных материалов до остатка в 15% на сите № 009 от 0,5 до
9 т/ч, потребляемая мощность от 7,4 до 110 кВт.
§ 9.3. Шаровые мельницы
Шаровыми называют мельницы, у которых материал размалы­
вается внутри вращающегося барабана свободно падающими ша­
рами или мелющими телами другой формы.
Мелющие тела при вращении барабана поднимаются под дей­
ствием центробежных сил на некоторую высоту, а при падении при-
Рис. 9.3. Схемы шаровых мельниц
ІсЛВ 'ш
обретают кинетическую энергию, которая и используется при из­
мельчении. Кроме ударов шары оказывают на материал и некото­
рое истирающее действие.
Шаровые мельницы обеспечивают высокую степень измельче­
ния, большую тонкость конечного продукта при значительной про­
изводительности, что позволяет широко применять их на заводах
промышленности строительных материалов для тонкого измельче­
ния известняка, мергеля, шамота, цементного клинкера, полевого
шпата, кварца, угля и других материалов [14].
Классификация шаровых мельниц. По форме барабана шаровые
мельницы бывают цилиндрические короткие (рис. 9.3, а, б, в, г),
цилиндрические длинные (рис. 9.3, е, ж), конические (рис. 9.3, д)\
по футеровке барабана и виду материала мелющих тел — со сталь­
ной, кремневой, фарфоровой футеровкой и мелющими телами из
каменного литья; по форме мелющих тел — с шарами, короткими
цилиндриками (цильпебсом) и стержнями; по роду привода бара­
бана — с шестеренчатым (рис. 9.3, е) и с центральным приводом
(рис. 9.3, ж)\ по принципу работы — периодического (рис. 9.3, а)
и непрерывного действия (рис. 9.3, б, в, г, д, е, ж), работающие в
открытом и замкнутом цикле; по способу помола — сухого и мок­
рого помола; по способу загрузки и выгрузки материала — с з а ­
107
грузкой и выгрузкой через люк (рис. 9.3, а) или полую цапфу
(рис. 9.3, б, г, д, е), с загрузкой через полую цапфу, а выгрузкой
через периферийное сито (рис. 9.3, в) или через днище (рис. 9.3, ж );
по характеру разгрузки — самотечной и принудительной (механи­
ческой или пневматической) разгрузкой.
Преимущества шаровых мельниц: высокая тонкость помола, од­
нородность материала, легкость регулирования степени измельче­
ния, простота и надежность конструкции. Их недостатки: большой
расход энергии, большие масса и размеры, резкий шум при работе.
Шаровые мельницы периодического действия
используют в основном для тонкого помола мокрым способом мно­
гокомпонентных смесей при производстве электротехнического и
хозяйственного фарфора, фаянсовых строительных изделий, глазу­
рей, эмалей и других материалов. Производительность при мокром
помоле на 25... 30% выше, чем при сухом, так как вода способст­
вует быстрейшему измельчению.
Мельница периодического действия состоит из барабана и при­
вода. Барабан опирается на два подшипника, в средней части име­
ет люк, через который осуществляют загрузку и выгрузку мате­
риала, воды и мелющих тел. Во время работы люк закрыт крышкой.
Диаметр барабанов таких мельниц 1000 ... 2300 мм.
Короткие цилиндрические мельницы н е п р е р ы в ­
ного д е й с т в и я с разг рузкой через полую цапфу
широко применяют для сухого и мокрого помола. Материал питате­
лем подается через одну из полых цапф, размалывается, продвига­
ясь вдоль барабана, и разгружается через противоположную цапфу.
Чем больше подается материала на помол, тем быстрее он прохо­
дит через мельницу, тем крупнее частицы на выходе и выше про­
изводительность.
Однокамерная мельница с диафрагмой (рис. 9.4) представляет
собой цилиндрический барабан 6, к которому прикреплены торцо­
вые днища 4. Днища отливают совместно с полыми цапфами, ко­
торыми барабан опирается на подшипники, имеющие самоустанавливающиеся вкладыши 2. Барабан и днища со стороны загрузки
футерованы стальными бронеплитами, которые к днищу крепятся
болтами, а в барабане располагаются параллельными, примыкаю­
щими друг к другу кольцами. В каждом кольце рядовые бронеплиты 13 замыкаются клиновой плитой 14, прикрепляемой к барабану
двумя болтами. Шары общей массой 3000 кг загружают через люк,
который закрывают крышкой 5.4
Д ля облегчения загрузки и разгрузки материала полые цапфы
снабжены конусными втулками 3 и 11, расширяющимися в направ­
лении движения материала. При мокром помоле материал в бара­
бан подают улитковым питателем 1, который при каждом обороте
барабана зачерпывает порцию материала из бассейна и направля­
ет ее в конусную втулку 3. Производительность мельницы регули­
руют изменением уровня материала в питающем бассейне. По ме108
ре продвижения вдоль барабана материал измельчается и выходит
через втулку 11 разгрузочной цапфы.
Д ля ускорения разгрузки мельница снабжена диафрагмой 8, ко­
торая имеет радиальные перегородки (лифтеры) 9 и конические
отверстия, а для предохранения от повреждения шарами прикрыта
колосниковыми плитами 12 и сплошными бронеплитами. Забивая
отверстия диафрагмы деревянными пробками, можно регулировать
Рис. 9.4. Однокамерная шаровая мельница с разгрузочной диафрагмой
уровень пульпы в мельнице. Для удаления излишка пульпы при
случайной перегрузке мельницы служит труба 10. При грубом по­
моле диафрагма увеличивает производительность мельницы на
15... 30%, при тонком поломе ее эффективность снижается. В этом
случае обычно применяют мельницы со свободной разгрузкой че­
рез полую цапфу. Барабан мельницы вращается от электродвига­
теля через клиноременную передачу и зубчатую пару с венцовой
шестерней 7. Частота вращения барабана в минуту 28. Мощность
электродвигателя 55 кВт. Производительность при мокром помоле
и измельчении материала от 60 до 0,85 мм равна 6 т/ч, до 0,21 мм —
3 т/ч, до 0,07 мм — 1,5 т/ч.
При помоле мягких материалов применяют короткие цилиндри­
ческие мельницы с разгрузкой через полую цапфу, у которых вме­
сто шаров мелющими телами являются стальные цилиндрические
стержни, примерно равные длине барабана мельницы. Эффектив­
ность измельчения мягких материалов в стержневых мельницах
объясняется интенсивным истирающим действием стержней при их
перекатывании и вращении.
Т р у б н ы е м н о г о к а м е р н ы е м е л ь н и ц ы . Для повыше­
ния производительности шаровой цилиндрической мельницы при
сохранении высокой тонкости помола достаточно удлинить бара109
бан. В этом случае увеличение скорости продвижения материала
вдоль барабана увеличит производительность, но время его нахож­
дения в барабане будет достаточным для тонкого помола. Длина
трубных мельниц превышает их диаметр в 3... 6 раз. Однокамер­
ные трубные мельницы устроены так же, как и короткие, но обла­
дают более высокой производительностью. Работа их недостаточ­
но эффективна из-за нерационального расположения мелющих тел.
Наиболее эффективны трубные многокамерные мельницы, у ко­
торых барабан по длине разделен дырчатыми перегородками на
2... 4 камеры. Первую камеру загружают наиболее крупными ш а­
рами, следующие — более мелкими, а последнюю камеру обычно
загружают мелющими телами в виде коротких цилиндриков, обес­
печивающих при перекатывании интенсивное истирание материала.
Трубные многокамерные мельницы на заводах строительных
материалов применяют для тонкого помола сырьевых материалов
(мергеля, кварца, полевого шпата, цементного клинкера). Размер
загружаемых кусков 6... 50 мм, а измельченного материала менее
90 мкм. Помол может осуществляться сухим и мокрым способами.
Трубные мельницы дают равномерно измельченный материал и ра­
ботают обычно в открытом цикле, однако при работе в замкнутом
цикле (с сепаратором) их производительность может быть повы­
шена на 15 ... 20%.
- у , - , г I ЯЩ
Т р у б н а я ч е т ы р е х к а м е р н а я м е л ь н и ц а (рис. 9.5, а)
состоит из барабана 4, сваренного из стальных листов и закрытого
торцовыми днищами 3 и 7, двух подшипниковых опор с самоустаиавливающимися нйжними вкладышами, на которые опираются
цапфы 2 и 8. Барабан вращается от центрального привода, состоя­
щего из электродвигателя 11 мощностью 850 кВт, редуктора 10, по­
нижающего частоту вращения с 975 до 19,5 мин-1, и соединитель­
ного вала 9.
Медленный поворот барабана для снижения пускового момента
основного двигателя при пуске мельницы, а также для поворота
барабана при смене футеровки и ремонте осуществляется электро­
двигателем мощностью 7 кВт через дополнительный редуктор. Б а ­
рабан разделен тремя решетчатыми перегородками на четыре
камеры, три из которых футерованы волнистыми бронеплитами, об­
легчающими подъем шаров, а четвертая — гладкими, способствую­
щими равномерному перекатыванию цилиндрических мелющих тел.
Четвертая камера разделена радиальными перегородками на пять
частей, благодаря чему интенсивнее происходит истирание мате­
риала и на 20% снижается удельный расход энергии — загружен­
ные части почти полностью уравновешиваются.
Материал загружается в воронку / и через полую цапфу 2 по­
ступает в барабан. Измельченный материал проходит через решет­
ки и затем через овальные отверстия 6 днища 7 на разгрузочное
сито 12, которое отделяет остатки мелющих тел, а такж е отколов­
шиеся от них частицы и направляет их в боковой сборник. При су­
хом измельчении материалов кожух на разгрузочном конце б ар а­
ПО
■
бана подключают к аспирационной установке, а для предотвраще­
ния подсоса воздуха применяют уплотняющие кольца 5.
Барабан такой мельницы имеет диаметр 2550 мм и длину
13 040 мм. Масса мельницы без редуктора электрооборудования и
мелющих тел 160 т, масса мелющих тел 80 т. Производительность
мельницы по сухому материалу при помоле до остатка 10% на си­
те № 009 (90 мкм) 32 т/ч.
ггт
W
S
M
ханш
I
* 1 «I
• I *
С
V
VV
V
П-975/&
450x1
ж
----------------------------------------------------------\
/
1 '
Рис. 9.5. Трубные многокамерные мельницы:
а — с разгрузкой через днище, б — то же, через полую цапфу
Т р у б н а я т р е х к а м е р н а я м е л ь н и ц а (рис. 9.5, б) со­
стоит из барабана /, днища 2 с загрузочной полой цапфой, днища 8
с полой цапфой, примыкающей к разгрузочному устройству 10. Б а ­
рабан футерован бронеплитами 4, имеет люк 5, разделен перего­
родками 3 и 6 на три камеры, а в конце снабжен разгрузочной
диафрагмой 7. Вращение барабану передается электродвигателем
11 через редуктор 12 и муфту 9.
Кроме описанных применяют мельницы больших размеров, а
такж е трубные мельницы с подсушкой размалываемых материалов
горячими газами и отделением достаточно измельченных частиц по­
средством сепараторов.
Особенности устройства основных деталей шаровых мельниц.
Барабаны шаровых мельниц сваривают из стальных листов тол­
щиной от 10 до 60 мм. Толщину листа принимаюг обычно 0,01 от
111
диаметра барабана для коротких мельниц и 0,02 для трубных. Дни­
ща крепят болтами к кольцам (фланцам), приваренным к бараба­
ну. Для загрузки мелющих тел, смены футеровки, установки пере­
городок каждая камера снабжается люком, который перекрывается
крышкой, имеющей защитную бронеплиту. Барабан мельницы фу­
теруют чугунными или стальными бронеплитами, которые бывают
плоскими, ступенчатыми, волнистыми и с выступами (каблуками),
,' *
V
облегчающими
подъем
^
I
шаров. Наибо­
лее стойкими на истира­
ние являются плиты из
марганцовистой стали с
содержанием
марганца
12...14%. На скорость
износа плит влияет и их
форма. Некоторые из бронеплит
и способы их
крепления представлены
на рис. 9.6.
Материал измельчают
Рис. 9.6. Бронеплиты шаровых мельниц и их
мелющими
телами
ша­
крепление к барабану
рами и короткими ци­
линдриками
(цильпебсом). Шары штампуют, куют или отливают из углеродистой, мар­
ганцовистой или хромистой стали. Диаметр шаров 30. ..100 мм,
цилиндриков— 16...25 мм, длина цилиндриков
соответствует
1,5 диаметра. Применяют также барабанные мельницы без ме­
лющих тел, в которых происходит самодробление. Особенностью
таких мельниц является большой диаметр барабана (5200 мм) при
сравнительно малой его длине (1560 мм), футеровка днищ в виде
треугольных в сечении концентрических колец, обеспечивающих
при вращении барабана отбрасывание кусков в среднюю его часть.
Д ля лучшего дробления кусков материала размером 12. ..15 мм в
таких мельницах добавляют небольшое количество стальных ш а­
ров. Разгрузку измельченного материала производят воздушным
ПОТОКОМ .
^ j.
.;
Расчет шаровых мельниц. Ч а с т о т а в р а щ е н и я б а р а б а н а. При вращении барабана шаровой мельницы загруженные в
него мелющие тела и материал под действием центробежных сил
инерции прижимаются к футеровке, поднимаются на некоторую вы­
соту и при падении приобретают кинетическую энергию, используе­
мую для измельчения. В зависимости от угловой скорости или ча­
стоты вращения барабана возникает три случая движения шаров.
1. При сравнительно малой угловой скорости вращения бараба­
на (рис. 9.7, а) вся масса шаров вместе с измельчаемым материа­
лом смещается в сторону вращения барабана и, когда свободная
поверхность загрузки получит наклон, превышающий угол есте­
ственного откоса шаров, они скатываются, измельчая материал лег112
кими ударами и истиранием. Такое движение мелющих тел не обес­
печивает интенсивного измельчения.
2. При увеличении угловой скорости барабана возрастает дей­
ствие центробежных сил инерции, шары поднимаются выше гори­
зонтальной плоскости, проходящей через геометрическую ось ба­
рабана и, отрываясь от его внутренней поверхности, продолжают
двигаться как тело, брошенное под углом к горизонту, т. е. по па­
раболе (рис. 9.7, б). Такое движение обеспечивает наиболее интен­
сивное измельчение материала в основном ударом падающих ша­
ров. '
3. При дальнейшем
1
увеличении угловой ско­
рости барабана наступа­
ет момент, когда центро­
бежные силы инерции,
действующие на шары,
превзойдут силу тяжести
сначала в наиболее уда­
&2=(гС0Ц
ленном- от оси вращения
слое, а затем и во внут­
ренних слоях, и шары,
прижатые к внутренней
поверхности
барабана,
будут вращаться вместе
Рис. 9.7. Схемы движения шаров в барабане
с ним, не производя нии величины загрузки
работы
(рис.
9.7, в ) . Угловую скорость
барабана, при которой возникает такое положение, называют кри­
тической и обозначают <oKp (рад/с) или лкр (с-1).
Д ля расчета критической и оптимальной угловой скорости ба­
рабана шаровой мельницы Предполагаем, что диаметр шаров мал
по сравнению с диаметром барабана и внутренний его диаметр (с
учетом футеровки) равен диаметру окружности, по которой дви­
гаются центры шаров при вращении их с барабаном. Предполага­
ем также, что шары располагаются сплошным слоем и каждый
поднимающийся шар поддерживается следующим за ним, так что
скатываться и скользить по наклонной поверхности барабана ша­
ры не могут.
При вращении шаров вместе с барабаном на каждый шар дей­
ствует Сила тяжести G (рис. 9.7, г), неизменная по величине и на­
правленная вертикально вниз, и центробежная сила инерции Р, на­
правленная по радиусу и непрерывно меняющая свое направление
при вращении барабана. В точке А на шар действуют совпадающие
по направлению сила тяжести и центробежная сила. В точке В шар
прижат к барабану центробежной силой и радиальной составляю­
щей силы тяжести, а в точке С — только центробежной силой. Тан­
генциальная (касательная) составляющая силы тяжести, стремя­
щаяся сдвинуть шар, уравновешивается подпирающей силой расО
I
113
лоложенных позади шаров. Качение шаров такж е не происходит,
так как в слое шары прижаты друг к другу, а при качении они
должны вращ аться в одном направлении, т. е. соприкасающиеся
точіки смежных шаров должны двигаться в противоположных на­
правлениях, преодолевая большие силы трения скольжения
(рис. 9.7, д).
'
Ы
Выше горизонтальной плоскости, проходящей через ось б а р а б а ­
на, в любой точке D, расположенной между точками С и Е, ради­
альн ая составляющ ая G\ от силы тяжести G стремится оторвать
опар от барабана. Отрыв происходит, как только G t сравняется по
значению с Р. Если это равенство возникает лишь в критической
точке Е, то шар не отрывается и весь слой ш аров вращ ается вме­
сте с барабаном:
j
Gt =*=G c o s a Или (71= C ? s i n a 1.
(9.1)
Направленная по радиусу центробежная сила инерции (Н)
Р = mu2R = G ’4n2n2R / g = G v 2/ ( g R \
(9.2)
где т — масса шара, кг; G — сила тяжести ш ара, р авн ая mg, Н;
g — ускорение силы тяжести, м/с2; R — радиус окружности, описы­
ваемой центром тяжести шара, м; со — угловая скорость шара,
рад/с; п — частота вращения ш ара с барабаном, c_I; v — окруж ­
ная скорость ш ара, м/с.
Отрыв ш ара произойдет при условии, если
G 1= P ;
G cos a = /яш2/?;
m g cos a — m ^ R ,
(9.3)
откуда получаем формулы для расчета угловой скорости, окруж ­
ной скорости и частоты вращ ения для любых значений угла отры ­
в а а от 90 до 0° (принимая численное значение V gz^zny.
w = 3 , 1 4 j/"cosa//?; г > = 3 ,1 4 V R c o s a ;
n = 0 , 5 V c o s ajR .
(9.4)
При a = 0 получаем критические значения скоростей, при дости­
жении которых шары вращ аю тся вместе с барабаном, не отрываясь
от него и не выполняя полезной работы:
0)кр= 3 , 1 4 / К ^ = 4, 4 3 / K d ; v KP= 3,14 V R = 2,22 V O ;
пкр= 0 , 5 / К R = 0,707/ У В ,
(9.5)
где D — внутренний диаметр футёрованного барабана мельницы, м.
Теоретически наибольшую вертикальную проекцию траектории
падения ш ары имеют при а = 5 4 ° 4 0 /. Подставив это значение угла
отрыва а в формулы (9.4), получим оптимальные значения скоро­
стей (cos 5 4 ° 4 0 '= 0,5784):
«j= 3 ,3 6 /K D ; * ; = 1,691/75; я = 0 , 5 3 4 /К D ,
что отвечает условиям сухого помола.
114
(9.6)
д л я мокрого помола с учетом проскальзывания мелющих тел
(на 9% при диаметре барабана более 1,25 м и до 25% для бар аб а­
нов диаметром менее 1,25 м) получим частоту вращения соответ­
ственно:
п = 1,09-0,534/У75= 0 ,5 8 2 /1 /7 5 и п = 1,25-0,534/1/0 =
1
= 0 ,6 8 8 /1 /7 ).
(9.7)
При футеровке бронеплитами с продольными ребрами или ци­
линдрическими выступами, облегчающими подъем шаров,
/t= 0 ,4 6 7 /l/D .
(9.8)
В технической характеристике обычно указаны внутренние раз­
меры (диаметр и длина) нефутерованного барабана, поэтому рас­
четный диаметр определяют по формуле
D — D 6 — 2b; D s s O ,9 4 D 6,
(9.9)
где As — внутренний диаметр нефутерованного барабана, м; б —
толщина футеровки, равная 2,9 ... 3,1 % от диаметра барабана, м.
М а с с а м е л ю щ и х т е л . Эффективность работы шаровых
мельниц зависит от степени заполнения барабана мелющими тела­
ми, которая характеризуется коэффициентом загрузки k3, представ­
ляющим собой площади поперечного сечения слоя загрузки А в
спокойном состоянии к площади поперечного сечения барабана,
т. е:
А3= Л / ( я/?2)
(9.10)
или отношение массы загрузки к массе ее в объеме барабана, т. е.
k3— m/(nRzLkpp); L = L p — Laz; Z,„=s:(0,1...0,2)D6>
(9.11)
где т — масса мелющих тел, кг; R — внутренний радиус футеро­
ванного барабана, м; L — внутренняя длина барабана за вычетом
толщины перегородок, м; k v — коэффициент разрыхления загрузки
(для стальных шаров и гальки £р= 0,575, для стальных цилиндров
Л р= 0,55); р — плотность материала мелющих тел (для стали р =
= 7850 кг/м3, для кремневой гальки — 2600 кг/м3); Lp — рабочая
длина барабана (длина цилиндрической части), м; L„ — толщина
межкамерной перегородки, разгрузочной диафрагмы, перегородки
сепарирующего устройства, м; г — число перегородок; £)*> — внут­
ренний диаметр нефутерованного барабана, м.
При малом количестве мелющих тел (рис. 9.6, е) эффективный
помол невозможен, так как шары, не имея достаточного подпора,
будут скатываться и не поднимутся на необходимую высоту даж е
при скоростях вращения барабана, в несколько раз превосходящих
критические. При чрезмерной перегрузке барабана (рис. 9.6, ж)
шары такж е не будут измельчать материал. Практически наилуч­
шие результаты получают при коэффициенте загрузки Л3= 0 , 2 6 ...
... 0,32 (рис. 9.6, з).
115
Приняв значения коэффициентов в соответствии с условиями
работы, получим массу (кг) мелющих тел
m = nR*Lkр£3р.
4
(9.12)
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь шаровых мельниц зависит от мно­
гих факторов, учесть которые теоретически обоснованной форму­
лой сложно, поэтому практически ее рассчитывают по эмпиричеучитывающим лишь некоторые
основные факторы. При проектировании цементных заводов произво­
дительность (т/ч) шаровых мельниц
/
7
=
6
,
4
5
К
У
D
(
m
/
V
) 0
’ 6
q
k
,
( . )
9
1
3
где V
полезный объем барабана мельницы, м3; D — внутренний
диаметр футерованного барабана, м; т — масса мелющих тел, т;
q — удельная производительность мельницы, т/(кВ т-ч) Г &— попра­
вочный коэффициент, учитывающий тонкость помола материала,
определяемую по проценту остатка на контрольном сите.
При аспирации многокамерных мельниц их производительность
возрастает на 15 ...20%, что учитывают дополнительным коэффи­
циентом 6ас„ = 1,15 ... 1,2.
Д ля повышения производительности шаровых мельниц большое
значение имеет равномерность питания материалом и крупность
его кусков. При сухом помоле применяют электроакустический при­
бор, который по тону звука падающих шаров определяет, имеется
ли в мельнице недостаток или избыток материала, и в соответст­
вии с этим автоматически изменяет работу питателя. Предвари­
тельное измельчение кусков материала до размеров 5... 15 мм и
загрузка мельницы соответственно более мелкими шарами также
значительно повышают производительность мельниц.
Деление барабана на камеры позволяет лучше распределить
мелющие тела по крупности, но перегородки затрудняют прохожде­
ние материала, создают дополнительные сопротивления воздушно­
му потоку при аспирации. Д ля автоматического распределения ш а­
ров по крупности следует применять ступенчато-конусную кольце­
вую футеровку. Значительно повышается производительность мель­
ниц также при аспирации и применении водяного охлаждения, ко­
торое повышает износоустойчивость футеровки и мелющих тел.
Д ля помола угля и других материалов применяются также пнев­
матические и центробежные мельницы. Принцип действия пневма­
тических мельник основан на том, что материал равномерно по­
дается питателем в разгонную трубу высотой 10... 13 м, подхваты­
вается горячим газовоздушным потоком и при скорости 50... 90 м/с
ударяется о стальную отбойную плиту и друг о друга, измельчает­
ся и уносится -в сепаратор, из которого крупные частицы снова
возвращаются в разгонную трубу на домол. По сравнению с шаро­
выми пневматические мельницы более компактны, менее металло­
емки и при работе в замкнутом цикле обеспечивают высокую одно­
родность и регулируемую тонину помола.
116
В центробежных мельницах .материал поступает в быстровращающуюся чашу-ротор, выполненную в виде усеченного конуса,
расширяющегося кверху. Разлетаясь веером из чаши, кусочки уда­
ряются об отбойное кольцо и измельчаются. Подсушку осуществ­
ляют горячими газами. Чтобы чаша меньше изнашивалась, ее край
имеет буртик, благодаря которому на поверхности чаши образуется
слой материала, предохраняющий чашу и способствующий измель­
чению материала самоистиранием.
Несмотря на наличие разнообразных конструкций мельниц,
основными остаются барабанные шаровые мельницы. Привлекает
их простая (в принципе) конструктивная схема, надежность в ра­
боте. Однако с ростом объемов подлежащих измельчению материа­
лов, а он составляет многие сотни миллионов тонн в год, и с об­
острением необходимости экономии энергоресурсов все ощутимее
сказываются присущие этим машинам недостатки.
К основным недостаткам барабанных шаровых мельниц отно­
сятся прежде всего их большие удельные (отнесенные к единице
производительности) энерго- и металлоемкость. Затраты энергии
на подъем большой массы шаров велики, а Қ П Д падающих мелю­
щих тел чрезвычайно мал. На полезную работу собственно измель­
чения расходуется менее одного процента всей потребляемой шаро­
вой мельницей электроэнергии, остальная часть расходуется на из­
нос и нагрев футеровки и загрузки, что кроме потери энергии часто
сопряжено с необходимостью применения специальных устройств
для охлаждения барабана мельницы и измельчаемого материала.
В производстве цемента удельный расход энергии для наиболее
эффективных и экономичных шаровых мельниц составляет 20...
40 кВт>ч/т.
Менее энергоемкими являются роликокольцевые мельницы, но
у них существенный недостаток связан с механической передачей
усилий от толкающих или- тянущих деталей ротора к измельчаю­
щим элементам. Ролики катятся по внутреннему кольцу футеров­
ки. Чтобы ролики катились, к их осям необходимо приложить боль­
шие усилия, способные преодолеть все сопротивления, возникаю­
щие при качении. Эти усилия передаются контактной парой ро­
лик — ось, работающей в тяжелейших условиях абразивной среды,
что ведет к быстрому износу трущихся поверхностей, выходу их из
строя и частым остановкам мельницы на ремонт, каждый из кото­
рых связан с большими затратами ручного труда, времени и мате*
риалов.
Центробежная роликовая мельница (рис. 9.8) состоит из ци­
линдрического корпуса 5 с крышкой 4, загрузочной воронкой 3 и
фундаментной плитой 8, ротора 9 с поводками 6 и роликами 7. Р о ­
тор вертикальным валом опирается на подпятник и подшипник 2 и
вращ ается приводом / от электродвигателя через клиноременную
передачу. Материал измельчается в основном раздавливанием м еж ­
ду наружной поверхностью роликов и кольцевыми поверхностями
футеровки корпуса. Мельница многорядная, обеспечивает много(
117
кратное воздействие на материал. Быстроизнашивающимися дета­
лями являются оси роликов.
Основные недостатки барабанных шаровых и роликокольцевых
мельниц устранены в дробильно-помольных машинах, использую­
щих для рабочего движения
измельчающих элементов си­
лы инерции.
§ 9.4. Мельницы для сверхтон­
кого помола
Вибрационные
мельницы.
Эти мельницы применяют для
сверхтонкого помола различ­
ных материалов. В результате
вибропомола значительно воз­
растает удельная поверхность
частиц, увеличивается их по­
верхностная активность и про­
являются новые свойства ма­
териала. В однородной смеси
сверхтонкоизмельченных хими­
Рис. 9.8. Центробежная роликовая мель­
ческих веществ химические ре­
ница
акции протекают в несколько
раз быстрее. С увеличением
удельной поверхности цемента с 3000 до 5000 см2/г возрастает
предел прочности оетона с 30 до 70 МПа и скорость твердения.
ринцип действия вибромельниц (рис. 9.9, а) определяется их
устройством. По оси барабана 3, закрытого крышкой 4 и опираю­
щегося на пружины 6, закрепляют трубу, в которой в подшипниках
устанавливают дебалансный вал 5 (вал с неуравновешенным гру­
зом). При быстром вращении от электродвигателя 1 через гибкую
муфту 2 дебалансный вал приводит в колебательные движения
корпус барабана и находящиеся в нем мелющие тела (мелкие ша­
ры и цилиндрики). Частота колебаний соответствует частоте вра­
щения вала электродвигателя (обычно 1500 или 3000 мин-1), а
амплитуда от 2 до 4 мм обеспечивается соответствующей мощно­
стью двигателя. При колебании мелющих тел они соударяются
друг с другом и интенсивно измельчают находящийся между ними
материал.
\
ч.
Мельницы периодического действия не получили распростране­
ния, так как у них затруднено отделение измельченного материа­
ла. Вибромельницы непрерывного действия (рис. 9.9, б) отличают­
ся от вибромельниц периодического действия устройствами для
загрузки и разгрузки материала. Из бункера 2 питателем 1 мате­
риал подается в барабан 11, перемещается между шарами, измель­
чается, проходит под перегородкой 10 и поднимается в верхнюю
часть барабана, где подхватывается воздухом, вдуваемым венти118
лятором 5 по трубе 4У и направляется в сепаратор 3 по трубе 8 .
Более крупные частицы из сепаратора по трубе 9 возвращаются в
мельницу на домол, мелкие поступают в пылеосадительное устрой­
ство 7 (циклон), а воздух возвращается в вентилятор по трубе 6 .
Мельницы непрерывного действия бывают и с нижним отбором
материала. В этом случае измельченный материал через нижнее
отверстие в барабане самотеком поступает в трубу, по которой
уносится воздушным потоком в сепаратор, откуда крупные части­
цы возвращаются в мельницу, а мелкие направляются в циклон.
Рис. 9.9. Схемы устройства и ра­
боты вибромельниц:
а — периодического действия,
б — не-
лрерывиого действия с верхним отбо­
ром материала
ГотоВыи продукт
Вибрационные мельницы применяют как для сухого, так и для
мокрого помола. Наиболее эффективно их применение, если тре­
буется получить продукт с крупностью частиц менее 10 мкм. При
необходимости исключить попадание в материал частиц стали б а­
рабан и корпус вибратора покрывают слоем резины, а мелющие
тел а применяют в виде стеклянных шариков или из других неме­
таллических материалов.
Мельницы струйной энергии не имеют мелющих тел и измель­
чают материал до сверхтонкого состояния благодаря высокой ско­
рости частиц, двигающихся в воздушном или парогазовом потоке
и соударяющихся друг с другом. Применяют мельницы с верти­
кальной трубной камерой, с плоской горизонтальной помольной
камерой и с встречными потоками измельчаемого материала.
Противоточная струйная мельница обеспечивает наиболее
быстрое и эффективное измельчение материала за счет соударения
частиц, летящих с большой скоростью навстречу друг другу. С ж а ­
тый воздух или перегретый пар поступает по трубопроводу в эжек119
тор, захватывает материал, разгоняет его в трубе и с большой
скоростью вдувает в камеру встречными потоками. При соударении
материал измельчается и поступает в сепаратор, из которого мел­
кая фракция уносится в осадительные устройства и используется
а крупная возвращается на домол.
*
Рис. 9.10. Схема установки с противоточной струйной
мельницей
питатели Т Өп і» ИС* 910) показаны* бУнкер исходного материала 1,
питатели 2, равномерно подающие материал двумя потоками за-
грузочные трубопроводы 3, помольная камера 4 . аентпль 5 pe?vр Х ”Г п о Пм о П Э-НерГО“0СИТеЛ*' тРУб0"Р°в°Д « и * отбора матеSm v I n v n Z T l n
КаМер“ ' тРУб05Р°»°ДЫ 7 для возврата в мельнего
'
' “ Паратор 8' Разделяющий поступающий в
него измельченный материал на две фракции, трубопровод 9 для
мелкой фракции осадительное устройство 10, бункер / / для гото­
вой0 пР°дукта’ Фильтр 12 мокрой очистки отходящих горячих га­
зов и вентилятор 13, выбрасывающий их в атмосферу. Производи­
тельность струйной мельницы 3Q-06 составляет около 300 кг/ч.
§ 9.5. Выбор и особенности эксплуатации
дробильно-помольных машин
Д л я измельчения материала необходимо подбирать дробильные
машины и мельницы с учетом физических с в о й ™ материала на
чальнои крупности кусков и размеров частиц готового продукта
объема производства и его технологических особенностей. Д ля пер120
!
вичного крупного и среднего дробления пород различной прочно­
сти, но не вязких применяют щековые дробилки с простым и
сложным движением щеки и конусные дробилки. Дробилки со
сложным движением при одинаковых размерах загрузочного от­
верстия компактнее, обеспечивают большую производительность
и более однородный продукт измельчения, но их дробящие плиты
быстро изнашиваются, а эксцентриковый вал непосредственно вос­
принимает усилие раздавливания. Поэтому для крупного дробле­
ния крепких пород предпочтительнее применять щековые дробилки
с простым движением подвижной щеки. По сравнению с конусными
щековые дробилки проще по конструкции, имеют меньшую высоту
загрузки, но вследствие неуравновешенности и возвратно-поступательного движения рабочих деталей требуют устройства массив­
ных фундаментов и применения маховиков.
Конусные дробилки кроме крупного и среднего дробления при­
меняют такж е для мелкого дробления скальных пород. Такие
дробилки обеспечивают высокую производительность, позволяют
производить загрузку и отбор материала с любой стороны, меньше
расходуют энергии на тонну продукции, но имеют более сложную
конструкцию.
Валковые дробилки используют для мелкого дробления глини­
стых и средней прочности пород. Д л я дробления крупных и мерз­
лых кусков глины наиболее целесообразно применять зубчатые
валковые дробилки, обеспечивающие большую степень измельчения.
Гладкие валки не могут захватить крупные куски и поэтому их, так
ж е как и бегуны, применяют для вторичного измельчения материа­
лов различной прочности. Сочетание раздавливания с истиранием
и многократное воздействие катков бегунов повышает пластичность
глинистых материалов при обработке, но бегуны сложнее валковых
дробилок и расходуют больше энергии.
Молотковые дробилки применяют обычно для вторичного дроб­
ления пород малой и средней прочности (известняка, мергеля, угля
и т. п.). При дроблении высокопрочных и абразивных материалов
молотки и колосники быстро изнашиваются. Н а цементных заводах
крупные молотковые дробилки измельчают материал после щековых дробилок до крупности 10... 25 мм для обеспечения наиболее
эффективной работы шаровых мельниц.
Д л я помола материалов применяют различные мельницы. Н аи ­
более широко для сухого и мокрого измельчения используют шаро­
вые мельницы: периодического действия — для мокрого помола
сырьевых смесей в производстве изделий тонкой керамики; непре­
рывного действия с периферийной разгрузкой — для грубого помо­
л а извести и шамота; с разгрузкой через полую цапфу с помощью
разгрузочной диафрагмы — при мокром помоле и крупности зерен
выше 0,15 мм; трубные многокамерные м ельницы — для тонкого
сухого и мокрого помола при большой производительности. Д л я
помола пород малой и средней прочности с попутной подсушкой
12!
наиболее эффективными являются кольцевые мельницы. Мельни­
цы сверхтонкого помола целесообразно применять при необходи­
мости получения материала с частицами менее 10... 15 мкм.
При эксплуатации дробильно-помольных машин необходимо
тщательно соблюдать условия, обеспечивающие требуемую круп­
ность измельченного материала с учетом износа дробящих плит,
молотков, колосников. В щековых дробилках ширину разгрузоч­
ной щели можно изменять регулировочными клиньями, в конус­
ных— подъемом или опусканием внутреннего или наружного
конуса, в валковых — изменением количества прокладок меж­
ду упорами и подвижными подшипниками или винтовым устрой­
ством.
В молотковых дробилках крупность измельченного материала
регулируют посредством изменения расстояния между колосника­
ми и расстояния от них до концов молотков, а также изменением
частоты вращения ротора; в шаровых мельницах — длительностью
нахождения материала в барабане
(количеством
загруж а­
емого материала); во всех мельницах с пневматической разгруз­
кой— скоростью воздушного потока в самой мельнице и в сепа­
раторе.
На эффективность работы дробильно-помольных машин боль­
шое влияние оказывает предварительная сортировка материала по
крупности для удаления кусков, по размеру меньших разгрузоч­
ного отверстия, и кусков, превышающих допустимые размеры по
условиям загрузки. Слишком крупные куски могут забить загру­
зочное отверстие дробилки, а при измельчении материала на вал­
ковых дробилках такие куски не затягиваются силами трения в
зазор между валками, препятствуют дроблению остального мате­
риала и ускоряют износ валков.
Д ля более высокой степени измельчения целесообразно осуще­
ствлять ступенчатое измельчение: крупное дробление в щековой
дробилке, среднее и мелкое дробление в молотковой дробилке,
тонкий помол в шаровой мельнице. Необходимо соблюдать равно­
мерность подачи и своевременный отбор достаточно измельченного
материала.
При пуске установки прежде всего включают устройства, отби­
рающие материал, затем приводят в движение дробилку и лишь
после набора рабочим валом необходимой частоты вращения (по­
сле 1 ... 2 мин) включают питатель для подачи материала на из­
мельчение. Останавливают дробилку только после полного удале­
ния из нее всего материала.
При ежесменном техническом обслуживании дробильно-помоль­
ных машин необходимо тщательно следить за исправностью систем
смазки (проверка по манометру), не допускать перегрева под­
шипников и перегрузки электродвигателей (проверка по ампермет­
ру). Необходимо строго соблюдать все правила техники безопас­
ности, предусмотренные специальными инструкциями.
ГЛАВА 10
МАШИНЫ Д Л Я МЕХАНИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ
§ 10.1. Общие сведения о сортировке
Сортировкой называют разделение частиц материала по круп­
ности или другим отличительным признакам с целью получения
фракций или классов повышенной однородности.
^ а *]Р|*меР> смесь частиц и кусков материала размерами пример­
но до 100 мм является весьма неоднородной, а после просеивания
на трех ситах ее можно разделить на четыре фракции, в каждой из
которых частицы в основной своей массе будут отличаться друг от
друга не более чем на 25 мм, т. е. в каждой фракции материал
будет более однородным по крупности, что часто является необхо­
димым для производства. Так, для получения наиболее прочного
и плотного бетона при наименьшем расходе цемента применяют
крупный заполнитель (щебень, гравий) и мелкий (песок), который
размещается между частицами крупного.
Часто сырье представляет собой смесь различных материалов,
один из которых необходим для данного производства. В таком
случае сортировку (после предварительного измельчения) приме­
няют для отделения от исходного материала пустой породы и по­
лучения концентрата с повышенным процентным содержанием
ценных материалов. Такую сортировку называют обогащением .
Наиболее целесообразно обогащение сырьевых материалов осуще­
ствлять на месте добычи, в противном случае вместе с ценным
материалом пришлось бы перевозить десятки миллионов тонн
пустой породы (например, золы с углем, песка с каолином).
Способы сортировки. Механическая сортировка — разделение
частиц по крупности с помощью машин и устройств, снабженных
просеивающими поверхностями (сита, решета, колосниковые ре­
шетки) , воздушная сортировка (сепарация) — разделение частиц
по крупности и удельному весу при различной скорости осаждения
в воздушном потоке под действием сил тяжести и центробежных
сил; гидравлическая сортировка (классификация) — разделение
частиц по крупности, удельному весу и различной смачиваемости
в воде или другой жидкости; магнитная сортировка (сепарация) —
удаление железных включении и предметов с целью предотвраще­
ния поломки обрабатывающих машин; удаление примесей железа
или железосодержащих минералов, загрязняющих сырье.
Просеивающие поверхности являются основной рабочей частью
грохотов — машин для механической сортировки. Просеивающие
поверхности конструктивно выполняют в виде колосниковых реше­
ток (крупное грохочение от 200 до 500 мм), штампованных решет
(среднее грохочение от 50 до 200 мм) и плетеных сит (мелкое грохочение от 1 до 50 мм и тонкое просеивание от 0,04 до 1 мм). Тон­
кое просеивание малоэффективно, его применяют лишь для проце123
живания жидких мае или просеивания сравнительно небольших
количеств сухого материала и обычно заменяют воздушной сепара­
цией. Просеивание частиц размерами 0,04... 0,1 мм применяют для
ситового анализа. Отверстия между колосниками щелевидные, форма штампованных отверстий обычно круглая, реже
прямоугольная или квадратная, плетеных — квадратная.
Колосниковые грохоты наиболее прочные. Они позволяют
посредством переборкң изменять размер отверстий, но не обеспе-
Рис. 10.1. Просеивающие поверхности грохотов:
о — штампованные решета, б — проволочные сита
чивают при грохочении однородности просеянного материала.
Штампованные решета (рис. 10.1, а) представляют собой лист ме­
талла с отверстиями. Толщина листа не превышает 0,625 диаметра
отверстия, так как иначе пуансон при штамповке сломается, по­
этому штампованные поверхности с мелкими отверстиями быстро
изнашиваются. При штамповке отверстия получаются слегка кони­
ческими, что способствует прохождению материала, ускоряет про­
цесс грохочения. Проволочные сита (рис. 10.1, б) дешевле штам­
пованных, так как их изготовляют машинным плетением, они
обладают большим «живым» сечением (отношение площади отвер­
стий в свету к площади просеивающей поверхности для плете­
ных— 51 ...85%, штампованных — 25 ... 50%), но быстрее забива­
ются, смещение проволок может вызвать изменение размера отвер­
стий. Отношение диаметра проволок к размеру отверстия у
плетеных сит равно 2/3.
Если на грохот поступит некоторое количество материала П, то
часть его q i, прошедшая через отверстия, будет нижним классом,
или просевом, a 'Щ не прошедшая через отверстия,— верхним клас­
сом, или отсевом. Таким образом, величина, равная qx + q^— Jl,
является производительностью грохота, если разделение количест124
ва П на две фракции осуществлено в единицу времени. Однако
работа грохота характеризуется не только производительностью*
но и качеством разделения материала. В нижнем классе не может
быть частиц по размерам, больших диаметра отверстий в просеи­
вающей поверхности, а в верхнем классе всегда остается некото­
рое количество частиц, размеры которых меньше диаметра отвер­
стий.
Чем тщательнее и дольше просеивается материал, тем ниже
производительность грохота и выше качество разделения, харак­
теризуемое коэффициентом полезного действия (К П Д ) грохота.
К П Д грохота называют отношение количества частиц нижнего
класса q\ ко всему количеству q таких же по размерам частиц в
поступившем на грохот материале (определяется ситовым анали­
зом ). КП Д, или коэффициент эффективности грохочения (% ),
определяют по формуле
4
k3—(qxlq)\00.
(10.1)
При выборе и эксплуатации грохотов стремятся обеспечить
наибольший коэффициент эффективности при заданной произво­
дительности. На коэффициент эффективности грохотов влияют
характер движения материала по просеивающей поверхности и его
скорость, форма и размеры отверстий и частиц материала, влаж­
ность материала и коэффициент трения его о просеивающую по­
верхность. При необходимости разделить материал на несколько
фракций верхний класс последовательно просеивают на грохотах
с увеличивающимися отверстиями, а нижний класс — на грохотах
с уменьшающимися отверстиями. Многократное грохочение осуще­
ствляют также на установках с несколькими просеивающими по­
верхностями, причем п просеивающих поверхностей дают л + 1
фракцию.
Применяют многократное грохочение: от мелкого к крупному,
когда весь материал поступает на мелкое сито, затем на среднее,
крупное и т. д.; от крупного к мелкому, при котором сначала отсеи­
ваются крупные куски, затем средние и т. д., и комбинированное.
При грохочении по схеме от мелкого к крупному коэффициент
эффективности грохочения ниже, быстрее изнашиваются сита, но
установка получается более компактной и удобной в обслужи­
вании.
Сита по общесоюзной системе измерения (ГОСТ 3584— 73*)
характеризуются размером стороны отверстия в свету, выражен­
ным в миллиметрах, что очень удобно, так как номер сита соответ­
ствует границе раздела нижнего и верхнего классов. Например,
сито № 5 указывает, что в нижнем классе находятся частицы менее
5 мм, № 0 2 5 — менее 0,25 мм, № 004 — менее 0,04 мм.
Для просеивания материала необходимо, чтобы он перемещался
относительно просеивающей поверхности, а для непрерывности
процесса необходимо, чтобы это перемещение осуществлялось в
определенном направлении и непросеявшиеся частицы осво125
бождали место для вновь поступающих на грохот. Для осуществ­
ления этого требования машины механической сортировки имеют
привод, приводящий в движение просеивающую поверхность.
Машины механической сортировки классифицируют по следую­
щим признакам: по типу просеивающей поверхности — колоснико­
вые, штампованные, плетеные; по характеру движения просеиваю­
щей поверхности— неподвижные, качающиеся, вибрирующие, вра­
щающиеся; по форме просеивающей поверхности и ее положению
в пространстве — плоские и изогнутые, горизонтальные и наклонные.
' :■{
., . ; ■
§ 10.2. Колосниковые и плоские качающиеся грохоты
Колосниковые грохоты бывают неподвижные и подвижные.
Неподвижные колосниковые грохоты устанавливают над бун­
керами и питателями дробилок для отделения кусков, превышаю­
щих допустимые размеры. Материал на грохот поступает из
саморазгружающихся вагонов и автосамосвалов, а продвигается
по грохоту при наклоне колосников под углом (45... 50°), превы­
шающим угол естественного откоса материала. Грохот состоит из
опорной рамы и колосниковой решетки, которая собирается на
стержнях или поперечных балках из параллельных колосников,
разделенных втулками или прокладками, размеры которых опре­
деляют собой величину щелевидных отверстий. Хорошими колосни­
ками являются перевернутые рельсы или полосы трапециевидного
сечения, сужающиеся книзу. У прямоугольных, а тем более у
круглых стержней материал часто заклинивается, поэтому они ме­
нее удобны.
Подвижные колосниковые грохоты с качающимися колосника­
ми используют как питатели для равномерной подачи крупнокус­
кового материала на дробление с одновременным удалением кус­
ков, меньших по размеру разгрузочной щели дробилки. Произво­
дительность колосниковых грохотов-питателей — от 25 до 300 т/ч
при зазоре между колосниками от 20 до 100 мм и мощности двига­
теля у наибольших образцов до 18 кВт.
Плоские качающиеся грохоты обеспечивают интенсивное про­
сеивание материала и перемещение его по просеивающей поверх­
ности благодаря тому, что конструкция привода, опор или положе­
ние грохота обеспечивают перемещение материала умеете с
просеивающей поверхностью при ее движении в одном направле­
нии (силы трения больше сил инерции) и отставание его от про­
сеивающей поверхности при движении ее в противоположном
направлении (силы инерции больше сил трения). Плоские качаю­
щиеся грохоты подразделяют на наклонные с симметричным кача­
нием в плоскости грохота, горизонтальные с симметричным кача­
нием под углом к плоскости грохота, расположенного на наклон­
ных стойках, и горизонтальные с асимметричным качанием в
плоскости грохота.
126
Д л я движения материала по наклонному грохоту (рис. 10.2, а)
необходим о, чтобы скорость просеивающей поверхности в обоих
направлениях вызывала такие силы инерции Р в кусках материа­
ла, которые при движении от точки А к точке В будут меньше сил
трения Ғ и горизонтальной составляю ­
щей силы тяж ести G і, а при движении от
В к А вместе с горизонтальной состав­
ляющ ей превышают силы трения. В та­
ком случае материал продвигается по
грохоту и просеивается д а ж е при неболь­
ших углах наклона (10. ..1 2 ° для тихо­
ходных грохотов и 3 . . .5° для бы строход­
ных с встряхивающим действием экс­
центрикового при вода). П роизводитель­
ность таких грохотов зависит от угла
наклона просеивающей поверхности и
Рис. 10.2. Плоские качаю ­
м ож ет регулироваться изменением угла.
щиеся грохоты:
Горизонтальные грохоты на наклон­
а —- наклонны й,
б — горизон­
тальн ы й на наклонны х стойках
ных пружинящ их стойках или подвесках
(рис. 10.2, б ) , так ж е как и наклонные,
имеют эксцентриковый или кривошипный привод, ооеспечивающии
симметричные колебания по дуге АВ. Просеивающ ая поверхность,
оставаясь горизонтальной, встряхивает материал, подбрасывает его
под углом к поверхности, благодаря чему происходит его продви­
ж ен и е и просеивание. Ускорение просеивающей поверхности превы­
шает ускорение силы тяжести. Грохот прост по конструкции, о б е с ­
печивает высокий коэффициент эффективности грохочения, но ко­
лебания передаются на фундаменты.
§ 10.3. Эксцентриковые, инерционные
и электромагнитны е виброгрохоты
Вибрационные грохоты обеспечивают колебания частиц просеи­
ваемого материала, что сниж ает силы трения м еж ду частицами,
повышает их подвижность и способствует интенсивному просеива­
нию с высоким коэффициентом эффективности (до 90% ). Частота
колебаний просеивающей поверхности довольно велика — от 800
д о 3000 в минуту при амплитуде от 25 до 0,5 мм.
Вибрационный эксцентриковый грохот состоит из опорной р а­
мы, вибрирующей рамы с ситами и приводного эксцентрикового
вала, опирающ егося на подшипники, укрепленные на опорной р а­
ме. На эксцентрик надета вторая пара подшипников с корпусами,
закрепленными на косынках виброрамы, соединенной с опорной
рамой пружинами. При вращении эксцентрикового вала колебания
передаются виброраме и материал интенсивно просеивается.
Принцип действия инерционного грохота показан на схем е
(рис. 10.3, а). Рама 5 с просеивающей поверхностью 2 опирается
на фундаментную плиту 7 посредством пружин 6. На раме в под­
127
шипниках 4 от привода вращается вал / с неуравновешенными
грузами 3. Центробежные силы вызывают круговые колебания
грохота в плоскости, перпендикулярной валу /. Вибрация пере­
дается материалу, что способствует прохождению мелких частиц
между крупными и их просеиванию. Для продвижения материала
по просеивающей поверхности ей придают слегка наклонное поло­
жение или применяют вибраторы с направленными колебаниями.
Инерционный виброгрохот (рис. 10.3, б) состоит из опорной
у
а)
t
♦
J
7
Jя
1S3
Рис. 10.3. Инерционные виброгрохоты:
принципиальная
схема,
б
конструкция виброгрохота
ниями
с
направленными
колеба-
рамы 1, на которую посредством пластинчатых рессор 3 и 5 и спи­
ральных пружин 4 опирается виброрама 2 с двумя параллельными
ситами и направленным вибратором 6. Ведущий вал вибратора
вращается от электродвигателя 7 мощностью 5,2 кВт через клино­
ременную передачу. Частота колебаний в минуту 740, амплитуда
до 20 мм. Сита шириной 1 м и длиной 1,5 м имеют отверстия раз­
мером: верхнее сито 32 мм и нижнее 7 мм. Для предохранения сит
от быстрого износа они опираются на поддерживающие сита с
крупными ячейками (85 и 40 мм) и с толстыми проволоками. Про­
изводительность грохота до 40 м3/ч.
Для мелкой сортировки применяют также электромагнитные
виброгрохоты, у которых просеивающая поверхность колеблется с
частотой 3000 мин-1 от электромагнитного вибратора, создающего
направленные колебания в плоскости, перпендикулярной просеива­
ющей поверхности. Продвижение материала происходит при на­
клоне просеивающей поверхности под углом 25 ... 40° к горизонту.
Производительность грохотов зависит от многих факторов —
влажности материала, крупности кусков, их формы и шероховато­
сти, от процентного содержания частиц нижнего класса в исходном
128
материале, угла наклона, площади просеивающей поверхности и
размера отверстий, характера и интенсивности движения просеива­
ющей поверхности, равномерности подачи материала на грохот
и т. п. В каждом конкретном случае используют приближенные
эмпирические формулы, учитывающие лишь некоторые из основ­
ных факторов. Производительность (м3/ч) работающего грохота с
просеивающей поверхностью прямоугольной формы
/7=3600М т),
(10.2)
где Һ-— толщина слоя материала в начале просеивающей поверх­
ности, м; b — ширина просеивающей поверхности, м; v — скорость
движения материала по просеивающей поверхности, м/с.
Для получения производительности (т/ч) необходимо получен­
ный результат умножить на коэффициент разрыхления (£р—
= 0 , 6 . . . 0,8) и плотность материала р (т/м3).
§ 10.4. Барабанные грохоты
Материал в барабанных грохотах просеивается и продвигается
при вращении барабана, просеивающая поверхность которого пред­
ставляет собой боковые поверхности цилиндра, усеченного конуса
или усеченной пирамиды. Цилиндрические барабанные грохоты
устанавливают наклонно. Преимуществами барабанных грохотов
являются простота конструкции и плавное медленное вращение,
без вибраций и сотрясений, что по­
зволяет устанавливать их на междуэтажных перекрытиях и на бункерах. К недостаткам относятся громоздкость и сравнительно низкий
коэффициент эффективности, особенно при мелком грохочении. Несмотря на недостатки, барабанные
грохоты применяют для многократ­
ного грохочения и разделения на
несколько фракций гравия и щебня
Рис. 10.4. Барабанный грохот
с одновременной промывкой, а так*
же для многократного грохочения «
по схеме от мелкого к крупному порошкообразных керамических
масс, кварца, полевого шпата, шамота.
Цилиндрический моечно-сортировочный грохот (рис. 10.4) пред­
ставляет собой барабан, опирающийся на наклонную раму 12 и
вращающийся от электродвигателя 10 через муфту 9, редуктор 8
и пару цилиндрических шестерен. Барабан по длине состоит из
трех частей: цилиндра 2 из листовой стали для промывки материа­
ла, решета 4 с отверстиями диаметром 25 мм и решета 5 с отвер­
стиями диаметром 50 мм. Решето 4 находится в концентрически
расположенном решете 3, имеющем отверстия диаметром 6 мм.
5—1386
Цилиндрические решета смонтированы на каркасе из продоль­
ных угольников 6 и 11, прикрепленных с одной стороны к кольцу
14, которым барабан опирается на ролики 13, а с противополож­
ной стороны объединенных торцовой плитой 7. Плита опирается
центральной цапфой на подшипник и несет на цапфе приводную
шестерню.
Промывочный цилиндр разделен по длине тремя кольцами на
четыре камеры с продольными лопастями, что способствует про­
мывке материала, загружаемого в барабан по лотку /. Воду в
цилиндр подают по трубе, расположенной над осью барабана. Тру­
ба проходит также в первое решето и разбрызгивает в нем воду
через 80 пятимиллиметровых отверстий, что способствует промыв­
ке материала и очистке отверстий решет. Глина, ил и другие пыле­
ватые примеси уносятся водой, переливающейся через кольца про­
мывочного цилиндра, а материал, продвигаясь по решетам, разде­
ляется на фракции — менее 6 мм, от б до 25 мм, от 25 до 50 мм и
более 50 мм, что особенно важно для получения обогащенного
высококачественного заполнителя для бетона в производстве от­
ветственных железобетонных изделий. Аналогичную конструкцию
имеют цилиндрические грохоты, предназначенные для сухой сорти­
ровки. Они не имеют моечной части, благодаря чему удлиняется
первое решето.
Производительность цилиндрических грохотов при диаметре
внутреннего барабана 600 мм достигает 9... 11 м3/ч (частота вра­
щения барабана 19 мин-1), при диаметре 1000 мм — 37... 45 м3/ч
(частота вращения 14,5 мин-1).
Многогранные барабанные грохоты (бураты) отличаются от
рассмотренных тем, что просеивающие поверхности плоские, вмон­
тированы в рамки, которые крепятся к каркасу, соединенному с
приводным валом спицами. Такая конструкция облегчает замену
изношенных сит. Вал располагается наклонно, если барабан приз­
матический, или горизонтально, если он выполнен в виде усеченной
пирамиды. Он опирается на подшипники и вращается от привода.
Для многократного грохочения рамки по длине барабана снабжа­
ют ситами с отверстиями, размер которых возрастает по направле­
нию движения материала. Под каждой секцией размещается
специальный отсек приемного бункера. При пирамидальном строе­
нии барабана материал загружается с узкого конца. В связи с
сильным пылением грохота барабан закрывают плотным кожухом.
Частота вращения барабана значительно меньше критической,
при которой материал прижимается к поверхности решет центро­
бежными силами и грохочение прекращается. Практически частота
вращения (с-1) барабана грохотов
п = 0 ,\7 /У # ...0 ,2 5 /У # ,
(10.3)
где R — наибольший внутренний радиус барабана грохота, м.
Производительность барабанных грохотов возрастает при уве*
личении угла наклона и толщины слоя материала на просеивающей
J30
поверхности, однако это ведет к резкому снижению эффективности
грохочения, т. е. к снижению коэффициента эффективности.
Практически угол наклона оси цилиндрических грохотов или
образующей конических и пирамидальных принимают равным
4 ... 7°, а толщину слоя материала — в пределах двойной величины
поперечника кусков просеиваемого материала. При увеличении
диаметра барабана производительность возрастает без снижения
коэффициента эффективности, а увеличение длины несколько повы­
шает коэффициент без снижения производительности.
Выбор и эксплуатация грохотов. Тип грохота выбирают с уче­
том конкретных условий работы — крупности и влажности мате­
риала, требуемой производительности и коэффициента эффективно­
сти, места установки грохота. Необходимо учитывать, что для
повышения эффективности грохочения и предотвращения быстрого
износа сит целесообразно применять предварительное отделение
наиболее крупной фракции. Разделение материала на несколько
фракций лучше осуществлять на установках многократного грохо­
чения, работающих по схеме от крупного к мелкому. Схема от
мелкого к крупному оправдывает себя лишь при мелком грохоче­
нии и тонком просеивании при небольшом отличии крупности зерен
смежных фракций. Наиболее эффективно грохочение происходит
при вибрации или встряхивании материала, однако необходимо
учитывать, что вибрация ухудшает условия труда, требует тща­
тельной изоляции установки от окружающих строений и увеличи­
вает пыление.
При эксплуатации грохотов кроме общих требований, предъяв­
ляемых к оборудованию (смазки трущихся поверхностей, проверки
надежности креплений, исправности узлов и деталей, проверки на
холостых оборотах), необходимо соблюдать и некоторые специфи­
ческие условия. Д о пуска грохота необходимо тщательно прове­
рить натяжение сит, так как ослабление креплений ведет к прови­
санию сит, неправильному распределению материала на их поверх­
ности и быстрому износу. Очищать забившиеся сита (особенно
тонкие) необходимо осторожно специальными приспособлениями
(гребенками, щетками) или посредством промывки, чтобы не до­
пустить разрыва или смещения проволок. При пуске необходимо
включить сначала привод грохота, а затем подачу материала. При
работе грохота подача материала должна быть равномерной и
обеспечиваться заранее и тщательно отрегулированными питателя­
ми. Д о остановки грохота следует прекратить подачу материала
и полностью удалить его остатки с просеивающих поверхностей.
После окончания работы необходимо осмотреть установку, устра­
нить обнаруженные неисправности и выполнить требования по
ежесменному техническому обслуживанию.
131
Г Л А В А 11
ВОЗДУШНЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ.
ПЫ ЛЕОСАДИТЕЛЬНЫ Е УСТРОЙСТВА
§ 11.1. Воздушные сепараторы
Воздушными сепараторами называют устройства и машины,
сортирующие мелкойзмельченный материал по крупности и удель­
ному весу с помощью воздушного потока.
Твердые частицы материала в воздушном потоке находятся под
воздействием сил тяжести и инерции и сил давления и трения созQDQD1ILTV
mrvivfvr . . . —
- ^ ^ ______
«НИ
даваемых воздушным потоком.
Частицы материала при свободном падении в неподвижной
среде или в вертикальном потоке двигаются ускоренно относительно
среды до тех пор, пока сила тяжести G = m g уравновесится давле­
нием потока. Действие силы потока Р (Н) при различных скоро­
стях потока
Р — kcApcv l/2 = kck^nd2pcvl/S,
где kc — коэффициент аэродинамичес
висящий от особенностей движения потока, характеризующихся
числом Рейнольдса; А — площадь проекции частицы на плоскость,
перпендикулярную направлению относительной скорости потока
(А — кфлё2/ 4 ) , м2; Рс ~ плотность среды (рс= Ус//g8)), кг/м3; үс
удельный вес среды, Н /м 4; g — ускорение силы тяжести, м /с2; и0 —
относительная скорость потока, т. е. скорость обтекания частицы
потоком жидкости или газа, м/с; k$ — коэффициент формы части­
цы (для Шаровидных частиц £ф= 1 , 0 , для округленных— 1,1, для
угловатых
1,5, для продолговатых— 1,8 и для пластинчатых —
3,8).
• ,
'' . '\
При равновесии сил, когда G = P , скорость осаждения станет
постоянной, а при восходящем потоке, двигающемся со скоро­
стью V , частицы витают в потоке, оставаясь неподвижными относи­
тельно стенок трубы или камеры, в которой двигается поток. Такую
скорость называют скоростью витания v B„T, а условие витания опформулой
—
^с^фя^2Рс^вит/8= m g = ( ядР/6) P
4
--уп р '
g,
Ж
( 11.2 )
откуда
v ВИТ
Smg
8p4nd3g
Ас*фЯ<*2Рс
* с * ф . 6 Jtrf2pc
(11.3)
Если скорость воздушного потока vB превысит vBllT, то частица
получает некоторую скорость относительно окружающих предме­
тов о,, равную этому превышению, т. е. ов-*-ивит= и ч или v BUT=
= v B— уч. Чем меньше размер частицы и ее плотность, тем меньше
скорость витания.
132
Принцип действия воздушных сепараторов основан на различии
скоростей осаждения и витания частиц различной крупности, так
как силы тяжести и инерции зависят от куба диаметра частицы, а
сила давления потока — от квадрата диаметра. Скорость и на­
правление воздушного потока подбирают такими, чтобы крупные
частицы осаждались, а более мелкие уносились воздушным пото­
ком или осаждались на некотором расстоянии от крупных.
Работу сепараторов, так же как и грохотов, характеризуют
коэффициентом эффективности (К П Д ), т. е. отношением веса от­
деленного тонкого продукта к весу продукта такого же состава,
содержащегося в исходном материале, а также степенью загряз­
ненности фракций инородными частицами. Экономически наиболее
целесообразно применение воздушной сортировки при крупности
частиц менее 100 мкм, когда механическая сортировка становится
неэффективной. Воздушные сепараторы широко используют при
работе помольных машин (шаровых, роликокольцевых и других
мельниц) в замкнутом цикле и при сочетании помола с подсушкой
материала.
Устройство сепараторов. К а м е р н ы й с е п а р а т о р с в о с х о ­
д я щ и м в о з д у ш н ы м п о т о к о м (рис. 11.1, а) является наи­
более простым. Смесь частиц различной крупности воздушным
потоком, скорость которого значительно превышает скорость вита­
ния наиболее крупных частиц, подают по трубе 2 в камеру 1. Так
как сечение камеры в несколько раз больше сечения трубы, ско­
рость потока в камере во столько ж е раз снижается и становится
недостаточной для поддержания наиболее крупных частиц. Круп­
ные частицы осаждаются и удаляются через трубу 3, снабженную
секторным затвором 4, а мелкие частицы уносятся через выходное
отверстие и по трубе 5 направляются в осадительное устройство
или фильтр.
Ка ме р н ый сепарат-ор с г о р и з о н т а л ь н ы м в о з д у ш ­
н ым п о т о к о м (рис. 11.1, б) состоит из подводящего и отводя­
щего трубопроводов, камеры и бункеров. Материал из мельницы
или из питателя / подают в камеру с воздушным потоком, двигаю­
щимся по трубе 2. Так как сечение камеры велико, воздушный
поток вместе с материалом вдоль камеры двигается медленно, и
материал осаждается так, что крупные частицы попадают в пер­
вый бункер 3, снабженный затвором 4, мелкие— в бункер 5, име­
ющий затвор 6, а мельчайшие по трубе 7 уносятся и улавливаются
в специальных осадительных устройствах.
Ц е н т р о б е ж н ы й д и с к о в ы й с е п а р а т о р (рис. 11.1, в)
состоит из быстровращающейся от привода 5 тарелки 3, на кото­
рую самотеком поступает материал из бункера 2 по открытой
снизу и несколько приподнятой над тарелкой трубе. Вокруг тарел­
ки концентрично расположены кольцевые желоба /, в которые и
попадает материал, веером разлетающийся с тарелки под действи­
ем центробежных сил. Более крупные частицы обладают наиболь­
шей силой инерции и попадают в удаленные желоба, а мелкие— в
133
более близкие к оси вращения тарелки. Желоба закрыты кожу­
хом 4 .
;
г л ■>
Рассмотренные сепараторы недостаточно эффективны, но прин­
цип их действия используют в более совершенных конструкциях.
В комбинированных сепараторах разделение материала проис-
Рис. 11.1. Воздушные сепараторы:
а — камерный с восходящим потоком, б — камерный с горизонтальным потоком, в — цен­
тробежный дисковый, г — проходной с неподвижными лопатками, д — отбойно-вихревой с
вращающимися лопатками
ходит и завершается в замкнутом пространстве посредством
воздушного потока, создаваемого внутренним вентилятором, а в
проходных сепараторах воздушный поток создается вентилятором,
расположенным вне сепаратора, и из воздушного потока, вносящего материал в сепаратор, выделяется лишь крупная фракция, а
134
мелкая выносится из сепаратора тем ж е воздушным потоком и
осаждается в специальных устройствах.
Сепаратор проходного типа с неподвижны ми
л о п а т к а м и (рис. 11.1, г) состоит из двух конусов — наружно­
го 2 и внутреннего 3. Материал вдувается по трубе 7 со скоро­
стью 18... 20 м/с (для частиц до 5 мм в поперечнике), проходит
между конусами и попадает во внутренний конус 3. Благодаря
увеличению площади поперечного сечения конуса по сравнению с
подводящей трубой скорость воздушного потока уменьшается и
наиболее крупные частицы выпадают в нижнюю часть наружного
конуса. Этому способствует также удар частиц об отбойный конус
и трубу 1. Материал с воздушным потоком во внутреннем конусе
благодаря тангенциальному расположению лопаток двигается по
спирали, крупные частицы отбрасываются центробежными силами
к стенкам, проходят в наружный конус и по трубе 8 удаляются, а
мелкие уносятся по трубе 6 в осадительное устройство.
Крупность отделяемых частиц регулируется изменением накло­
на лопаток 4 посредством кольца 5. Чем круче повернуты лопатки
от радиального направления, тем больше сопротивление воздушно­
му потоку, больше центробежные силы и меньше размер частиц,
уносимых из сепаратора. Такие сепараторы служат для получения
тонкой фракции, соответствующей 10 ... 20% остатка на сите № 009.
Производительность зависит от диаметра сепаратора (500...
4000 мм) и составляет 8 т/ч и более.
Применяют также одноконусные проходные сепараторы, у ко­
торых центробежные силы сообщаются частицам быстровращающимися лопатками, прикрепленными к вертикальному валу. Гра­
ница разделения материала по крупности в таких сепараторах
регулируется частотой вращения лопаток, что значительно меньше
затрудняет движение воздушного потока при прохождении им сепа­
ратора, чем при использовании неподвижных направляющих лопа­
ток. К таким машинам относится одноконусный отбойно-вихревой
сепаратор (рис. 11.1, д), состоящий из подводящей трубы /, в кото­
рую подается аэросмесь исходного материала, конического корпу­
са 3 с трубой 2 для отвода крупных частиц и ротора 4 с лопатка­
ми 5, вращающегося от электродвигателя 8 через клиноременную
передачу 6. Материал вместе с воздушным потоком, двигающимся
со скоростью до 25 м/с, входит в пространство между корпусом и
ротором (отбойная зона), где более крупные частицы ударами
лопастей отбрасываются к стенкам кожуха и опускаются в тру­
бу 2. В верхней части ротора (вихревой зоне) выступающие ло­
патки создают быстрое вращение воздушного потока и материала,
благодаря чему частицы определенной крупности центробежными
силами также отбрасываются к кожуху, а мелкие вместе с возду­
хом устремляются к центру и уносятся через отводящий патрубок 7
в осадительное устройство. Сепаратор отделяет до 76% частиц
крупностью менее 20 мкм.
135
§ 11.2. О б о р у д о в ан и е д л я п ы л е о с а ж д е н и я и газо о ч и стк и
При производстве железобетонных и других строительных ма­
териалов возникает необходимость осаждения из воздушного или
газового потока мелких частиц материала, находящихся в потоке
во взвешенном состоянии — в виде пыли. Улавливание пыли необ­
ходимо как по .условиям охраны труда, так и в связи с большой
ценностью тонкоизмельченного
материала,
потери
которого
наносят трУдновосполнимый урон народному хозяйству.
Для пылеосаждения и газоочистки применяют следующие спо­
собы: 1) механическая очистка в устройствах, использующих дей­
ствие на частицы сил тяжести и инерции (осадительные камеры,
циклоны, батарейные циклоны); 2) очистка с помощью фильтрую­
щих перегородок (матерчатые фильтры); 3) электрическая очистка
в электрическом поле высокого напряжения (электрофильтры);
4) очистка посредством жидкостей (центробежные скрубберы, мок­
рые фильтры).
/
Эффективность работы пылеосадительных и фильтрующих
устройств характеризуется коэффициентом полезного действия,
или коэффициентом очистки (% ),
к = [<0„ - о . „ у о „ 1 100,
(11.4)
где G„x — вес пыли, поступившей в пылеосадитель, фильтр, Н;
G вых — вес пыли, унесенной из пылеосадителя, фильтра, Н.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь пылеосадительных устройств харак­
теризуется количеством пылевоздушной смеси, проходящей через
устройство в единицу времени. Так, производительность циклона
(м3/ч)
Г7 = 3 6 0 0 A v = 3 6 0 0 b h v ,
(11.5)
где А — площадь поперечного сечения входного патрубка, м2;
b, Һ — ширина и высота входного патрубка ( 6 « 0 , 2 D , A « 0 ,4 D ) ;
D — внутренний диаметр цилиндрической части циклона, м; v —
скорость пылевоздушной смеси на входе в циклон ( и = 1 6 ... 25 м/с),
м/с.
у. -Л-.-rf
Коэффициент очистки и производительность зависят от способа
очистки, конструкции и размеров устройства, степени запыленности
воздушного потока и скорости его прохождения через пылеосади­
тель, от размеров пылевидных частиц и т. д. Коэффициент очистки
колеблется в широких- пределах'' и может составлять 30 ... 40% в
простейших осадительных устройствах и до 90... 99% в более
СЛОЖНЫХ.
,
.
:У
Пылеосадительные камеры (рис. 11.2, а) представляют собой
железобетонные или выполненные из листовой стали резервуары,
в которых частицы осаждаются в основном под действием сил
тяжести. Чем медленнее двигается пылевоздушный поток вдоль
камеры и чем длиннее камера, тем полнее очистка и выше КПД.
Для облегчения осаждения частиц в камерах устанавливают от136
бойные и направляющие перегородки. О, іаі > сооружать громозд­
кие камеры экономически невыгодно, по год у их используют как
предварительные сборники пыли, осаждг ощие наиболее крупные
частицы из пылевоздушного потока и об ^егчающие работу после­
дующих устройств.
Например, камеры, в которые выходят холодные концы враща­
ющихся печей, сушильных барабанов, подводящих рукавов пневмотранспортных установок, улавливают значительное количество
Рис. 11.2. Устройства для пылеосаждения:
а — пылеосадительная камера, б —Циклон, в — групповой циклон, г
К?
лон
батарейный цнк-
твердых частиц почти без затраты энергии на выполнение этой
операции. Часто осадительными камерами являются бункера и
силосы, предназначенные для сбора и хранения соответствующих
материалов. Преимущества пылеосадительных камер — простота
устройства, низкий расход энергии; недостатки — громоздкость,
НИЗКИЙ КПД,
'
г.;лЧ\ *■
:.
Циклоны представляют собой устройства, предназначенные
для улавливания сухой пыли, находящейся в воздушном или газо­
вом потоке, посредством воздействия на ее частицы центробежных
сил. Циклон (рис. 11.2, б) состоит из цилиндрического корпуса 4 с
конической частью 3 и пылеотводящим патрубком 2, впускного
патрубка 7, присоединенного к корпусу по касательной, и цент­
ральной трубы б , по которой газ выходит из циклона. Корпус за ­
крыт спиральной крышкой 5. Патрубок 2 соединен с герметически
закрытым сборным бункером /, разгрузка из которого осуществ137
ляется без нарушения герметичности благодаря специальному
пылевому затвору.
Пылевоздушная смесь вдувается в циклон со скоростью до
- 25 м/с и благодаря касательному расположению впускного патруб­
ка двигается в корпусе по спирали, быстро вращаясь. При враще­
нии возникают центробежные силы, под действием которых части­
цы отбрасываются к стенкам корпуса, теряют при этом скорость
и, опускаясь по стенңам, попадают через патрубок 2 в сборный
бункер 1. Очищенной воздух поднимается по оси циклона по тру­
бе 6 и затем двигается по трубам вверх или в сторону. С отходя­
щим воздухом уносится также и часть наиболее мелких пылинок,
которые выбрасываются в атмосферу или улавливаются в фильтрах.
.}
.
Эффективность очистки газа от пыли определяется коэффици­
ентом очистки, который зависит от размеров циклона и его конст­
рукции, скорости газа и его запыленности при входе в циклон, раз­
меров частиц пыли и ее физических свойств. Так, если для цикло­
на диаметром 600 мм коэффициент очистки газа от пыли для фрак­
ций менее 5 мкм не превышает 40%, при 10 мкм достигает 80%,
то для фракций более 20 мкм превышает 90%. Коэффициент очи­
стки также резко возрастает при уменьшении диаметра корпуса
циклона. Объясняется это тем, что при равной скорости воздушно­
го потока в циклоне пропорционально уменьшению радиуса его
корпуса возрастают центробежные силы, действующие на частицы.
Действительно, при постоянной скорости воздушного потока v
(м/с) в циклонах разного диаметра
'У=и>1гІ= ю 2г2
(11.6)
и при уменьшении радиуса г соответственно возрастает угловая
скорость (о, а так как центробежная сила (Н) пропорциональна
первой степени радиуса и квадрату угловой скорости, т. е.
Р ц— тш2г,
(11.7)
то возрастает и центробежная сила инерции, действующая на ча­
стицы. Это повышает эффективность очистки. Чтобы при малых
размерах корпуса циклона сохранить высокую производительность
установки, применяют группы или батареи малых циклонов.
Г р у п п о в о й ц и к л о н (рис. 11.2, в) состоит из нескольких
малых циклонов 3 с общим подводящим трубопроводом 2, бунке­
ром 1 для пыли и коллектором.^ для сбора и отвода очищенного
воздуха. Пылевоздушная смесь в каждый из малых циклонов по­
ступает по касательным наклонным подводящим патрубкам, что
обеспечивает спиральное движение воздушного потока и его очист­
ку с повышенным КПД.
- , ■; £ І-J
I
Б а т а р е й н ы й ц и к л о н (рис. 11.2, г) состоит из большого
числа малых циклонов, собранных в батарею и помещенных в об­
щий кожух 3. Конические части малых циклонов укреплены в
перегородке 2 и осевшие в них частицы поступают в общий буи138
кер 1. Выхлопные трубы 6 проходят через верхнюю перегородку 7,
над которой в кожухе расположен сборник очищенного воздуха с
отводящим трубопроводом. Запыленный воздух по прямоугольно­
му трубопроводу 5 подается в пространство между перегородками
2 и 7 и устремляется сверху вниз в кольцевые каналы между
корпусами 4 малых циклонов и их выхлопными трубами. В кана­
лах укреплены винтовые лопасти, которые и сообщают пылевоз­
душному потоку движение по спирали и очистку от пыли.
Рис. 11.3. Схемы фильтров для газоочистки:
а — рукавного, 6 — электрофильтра трубчатого, в — то же. горизонтального (/ — запы ­
ленные газы из печи, / / — газы , очищенные от пыли, / / / — пыль)
Коэффициент очистки у групповых и батарейных циклонов
достигает 8 0 ... 93% при очистке газов от пыли с частицами в
10... 15 мкм (при диаметре малых циклонов 150... 250 мм) и при
частицах 4 ... 5 мкм (при диаметре циклонов 40 ... 60 мм). Число
малых циклонов в батарее от 25 до 130 шт.
Циклоны используют как для самостоятельной работы в раз­
личных технологических схемах, так и для последовательной ра­
боты с другими устройствами, например после пылеосадительных
камер и проходных сепараторов или перед аппаратами тонкой очи­
стки (фильтрами). Производительность циклонов в зависимости от
размеров достигает 1800 м3/ч при гидравлическом сопротивлении
550 Н /м 2.
Матерчатые фильтры служат для тонкой очистки газов от пыли
посредством перегородок из плотных тканей (шерстянки, вельве­
тона, фланели), через которые продувается пыльный газ.
Наиболее широко в промышленности применяют р у к а в н ы е
фильтры (рис. 11.3, а ), у которых тканевые фильтрующие элемен­
ты выполнены в виде длинных цилиндров — рукавов 3, располо­
женных в прямоугольном кожухе 4. Нижней, открытой частью
139
рукава п) ясо. диьяются к отверстиям в перегородке 2, отделяющей
рукава от как еры 12, через которую из трубопровода 10 поступает
газ на о ч і „тку. Верхняя, закрытая часть ряда рукавов подвеши­
вается к ітержню 9, соединенному с встряхивающим механиз­
мом 8. Ряды рукавов составляют секции, секции объединяют в
блоки.
Пыльный газ при прохождении сквозь ткань очищается и по
трубе 6 поступает в сборный трубопровод 5. Периодически рукава
каждой секции встряхиваются механизмом 8. Одновременно сек­
ция отключается от подачи газа клапаном 11, а перевод клапана 7
подключает секцию к магистрали продувки, благодаря чему чистый
подогретый воздух, двигаясь в противоположном направлении, очи­
щает рукава от частиц пыли и способствует их осаждению в каме­
ре 12. Из камеры собранный материал удаляется винтовым кон­
вейером 1.
Рукавные фильтры просты по устройству и обеспечивают высо­
кую степень очистки газа с коэффициентом 97... 99%, что является
их основным преимуществом. К недостаткам относится невозмож­
ность очистки газов с повышенной влажностью и с температурой
выше 100 С, необходимость установки в отапливаемых помещениях
и тщательной изоляции корпуса фильтра вместе с трубопроводами
для предупреждения конденсации паров воды на ткани и ее «зама­
зывания».
Электрофильтры являются более совершенными и универсаль­
ными фильтрующими .устройствами, обеспечивающими степень
очистки с коэффициентом 99... 99,5% при весьма незначительном
сопротивлении движению газов и сравнительно высокой его тем­
пературе (до 500°С). Электрофильтры могут иметь трубчатые или
пластинчатые осадительные элементы.
Принцип действия . т р у б ч а т о г о э л е к т р о ф и л ь т р а з а - ключается в следующем. Если к двум изолированным электродам,
например вертикальной трубе 6 (рис. 11.3, б) и расположенной по
ее оси проволоке 5, подвести по проводам 3 и 7 постоянный ток
высокого напряжения (от 35 до 70 тыс. В ), то вокруг проволоки
образуется коронный разряд, воздух между электродами ионизи­
руется, его молекулы распадаются на положительно и отрицатель­
но заряженные ионы. Если через патрубок 2 в трубу подают запы­
ленный газ, частицы пыли под действием отрицательно заряжен­
ных ионов приобретают отрицательный заряд и осаждаются на
стенках трубы, выпадая из газоврго потока и собираясь в камере 1.
Очищенный газ выходит через патрубок 4. Диаметр труб 200...
300 мм при длине 3 ... 4 м. Трубчатые осадительные элементы соби­
рают в секции и батареи, что обеспечивает необходимую произ­
водительность..
П л а с т и н ч а т ы е э л е к т р о ф и л ь т р ы в качестве осади­
тельных элементов имеют положительно заряженные пластины 1
(рис. 11.3, в), между которыми натянуты коронирующие проволоч­
ные электроды 2. Газы, например, из вращающейся печи попадают
140
в осадительную камеру 6, теряют в ней наиболее крупные частицы
пыли, по трубе поступают в электрофильтр, проходят между пла­
стинами, очищаются от пыли и дымососом 3 направляются в ды­
мовую трубу, а пыль винтовым конвейером 4 и пневмонасосом 5
возвращается в печь. Скорость газа между пластинами электро­
фильтра достигает 2 м/с. Производительность наиболее крупных
четырехпольных электрофильтров достигает 360 тыс. м3/ч при з а ­
пыленности газа на входе 30 г/м3 и степени очистки 98%.
Мокрую очистку газов осуществляют в вертикальных цилиндри­
ческих башнях (скрубберах). Подлежащий очистке газ вдувают в
нижнюю часть башни по подводящему трубопроводу, расположен­
ному касательно к окружности площади поперечного сечения ци­
линдра башни, благодаря чему газ двигается по спирали, а части­
цы пыли отбрасываются к стенкам. В верхней части башни распо­
ложена кольцевая труба, из отверстий которой на стенки башни
скруббера подается вода. Частицы пыли, осевшие на стенках под
действием центробежных сил инерции, улавливаются пленкой
воды, вместе с ней стекают в нижнюю часть башни и отводятся в
отстойник. Коэффициент очистки газа в скрубберах достигает
0,8... 0,99 в зависимости от крупности частиц, удаляемых из газо­
вого потока.
§ 11.3. Электромагнитные сепараторы
Вместе с сырьем в перерабатывающие машины могут случайно
попасть куски железа и вызвать поломку машины. Кроме того,
примеси железосодержащих минералов и железные опилки, попав­
шие в сырье при его переработке в результате износа деталей,
снижают качество изделий. Для улавливания включений железа
применяют электромагнитные сепараторы сухого и мокрого, непре­
рывного и периодического действия.
Электромагнитный сепаратор (приводной барабан) представляет
собой барабан, в пазы которого заложены пластины трансформа­
торной стали с навитыми на них катушками. Катушки через осевой
канал вала и контактные кольца подключены к сети постоянного
тока, благодаря чему между полюсами электромагнитов образует­
ся сильное магнитное поле. Электромагнитный барабан 1 (рис.
11.4, а) является приводным барабаном ленточного питателя, у
которого лента 2 натянута натяжным барабаном 3. Стальные пред­
меты (болты, гайки, гвозди и т. п.) и материал, содержащий ж е­
лезо, попадая в зону действия магнитного поля, притягиваются к
ленте, огибают с нею электромагнитный приводной барабан и па­
дают в бункер 4, после того как они удалятся от барабана на
некоторое расстояние. Материал, не обладающий магнитными свой­
ствами, свободно ссыпается с барабана и по лотку 5 направляется
в перерабатывающие машины. Сепаратор рассчитан на обработку
кускового материала крупностью более 5 мм. Ширина ленты
141
500 мм, мощность двигателя около 1 кВт. Производительность
сепаратора достигает 16 м3/ч.
Сепаратор не обладает достаточной мощностью для удержания
металлических предметов, лежащих на поверхности слоя материала,
не реагирует на предметы из слабомагнитных и немагнитных ме­
таллов. Более эффективны серийно выпускаемые промышленностью
электронные металлоискатели различных типов.
Рис. 11.4. Электромагнитные сепараторы:
а — приводной барабан для кусковых материалов, б — барабанный для порошковых ма
териалов, в — электронный металлоискатель для кусковых материалов, г — филътр-се
паратор для жидких масс
Принцип действия электронного металлоискателя показан на
рис. 11.4, в. При прохождении металлического предмета над рам­
кой-датчиком 3, размещенным под лентой конвейера 4, индуктив­
ность датчика изменяется, сигнал воспринимается и усиливается
электронным блоком 1 и с помощью реле и магнитного пускателя 2
включается электромагнитное устройство, удаляющее металличе­
ский предмет с ленты конвейера.
Барабанный электромагнитный сепаратор (рис. 11.4,6) исполь­
зуют для магнитной очистки порошкообразных материалов. Сепа­
ратор состоит из полого барабана 1, выполненного из немагнитного
материала (латуни, алюминия, пластмассы), с размещенными
внутри него неподвижными сильными электромагнитами. Разно­
именные полюса 4 электромагнитов чередуются, образуя магнит­
ное поле большой плотности в той части барабана, на которую
поступает материал. Катушки 2 электромагнитов подключены к
источнику постоянного тока.
Материал на поверхность вращающегося барабана тонким
слоем подает вибропитатель 3. Частицы, обладающие магнитными
свойствами, удерживаются на поверхности барабана в зоне дейст­
вия магнитного поля и попадают в сборник 6, а остальной матери­
ал свободно ссыпается на лоток 5 и направляется на дальнейшую
обработку.
Наиболее совершенным электромагнитным сепаратором для
жидких масс является фильтр-сепаратор с концентрированным
магнитным полем (рис. 11.4, г). В корпусе 4 установлен кольцевой
электромагнит 5. Между подводящей трубкой 6 и электромагнитом
установлен пакет решетчатых пластин 1. Жидкая масса поступает
в воронку 3, опускается по трубке 6 и снизу проходит через решет­
чатые пластины, оставляя на них примеси железа. Очищенный
материал сливается по лотку 2. Для очистки фильтра лоток пере­
крывают, вывинчивают пробку 7, отключают ток и подают струю
воды на решетчатые пластинки. Производительность таких сепара­
торов по жидкой массе достигает 3,5 м3/ч.
Г Л А В А 12
МАШИНЫ для ПРОМЫВКИ и г и д р а в л и ч е с к о й
КЛАССИФИКАЦИИ
■§ 12.1. Машины для гидравлической классификации
При работе мельниц мокрого помола в замкнутом цикле измель­
ченный материал разделяют по крупности в классификаторах, для
того чтобы недостаточно измельченный материал возвратить в
мельницу и домолоть. Широко применяют гидравлические класси­
фикаторы также на гравиесортировочных заводах для промывки и
классификации песка на крупный, мелкий и очень мелкий и для
осветления отработанной воды. Принцип действия классификаторов
основан на различной скорости осаждения частиц, отличающихся
размером или удельным весом в водной среде. Эта скорость зави­
сит от соотношения силы тяжести и силы сопротивления среды.
При их равновесии скорость осаждения становится постоянной.
При этом необходимо учитывать, что масса частицы в жидкости
меньше действительной на величину массы жидкости в объеме
частицы.
Силы тяжести, действующие на частицы, могут дополняться
силами инерции. Силы сопротивления складываются из сил трения,
вызываемых вязкостью жидкости, и сил давления, зависящих от
сил инерции жидкости. Силы трения преобладают при осаждении
мелких частиц размером менее 0,1 мм, силы давления — при осаж­
дении крупных частиц (до 2 мм). На скорость осаждения кроме
размера частиц и удельного веса влияют и другие факторы— кон143
центрация частиц в жидкости, смачиваемость материала частиц,
температура воды и наличие в ней растворимых солей.
Камерный классификатор (рис. 12.К а) применяют для обога­
щения песка, используемого в качестве мелкого заполнителя при
производстве бетонных и железобетонных изделий. Классификатор
представляет собой удлиненный расширяющийся желоб 4 , разде-
Зерхмее
тьттете
ш рш
Рис 1J.I Гидравлические классификаторы
камерный, б - еямімь/іьиыА
ленный вертикальными перегородками на увеличивающиеся по
объему шесть камер. В каждой камере имеется сливное отверстие,
прикрытое коническим клапаном, управляемым электромагнитным
устройством 6. Особенностью устройства является его автоматиче­
ская работа, обеспечивающая разгрузку порций пульпы постоян­
ной плотности. Верхний и нижний пределы плотности определяют
по положению двух датчиков, размещенных в гидростатической
трубке 5 и управляемых электромагнитным клапаном. Пульпа
подается по лотку 3, установлен но му на опорных стойках /. В ка­
меры снизу подается вода по трубопроводам 2. Восходящий поток
в каждой камере не препятствует осаждению частиц, скорость
осаждения которых больше скорости потока, а более легкие части­
цы уносятся в следующие камеры. Слив поступает в желоб 7 и
144
удаляется через отверстие 8, а фракционированный песок по ру­
кавам 9 направляется в шихтующее устройство.
Для промывки и сортировки песка применяют также конусные
классификаторы с периодической и непрерывной разгрузкой, рееч­
ные и спиральные классификаторы непрерывного действия.
Спиральный классификатор (рис. 12.1, б) широко применяют
для промывки и классификации песка, других нерудных материа­
лов, а также различных руд в черной и цветной металлургии. Клас­
сификатор имеет корыто 1, наклоненное под углом 12... 18°, с уста­
новленным в нем валом, вращающимся от привода 4. К валу на
спицах прикреплена ленточная двухзаходная спираль 5, которая
при медленном вращении (4... 6 мин-1) перемещает осевшие ча­
стицы вверх по днищу к разгрузочному лотку 2, тогда как мелкие
частицы отводятся вместе с водой через кромку торцовой стенки
нижней части корыта. Спираль вместе с валом, поворачиваясь
вокруг оси 3, может устанавливаться с помощью подъемного меха­
низма 6 в различных положениях, чем регулируется тонкость слива
и предотвращается заиливание спиралей при длительных оста­
новках.
Классификаторы со спиралями диаметром от 300 до 1000 мм
имеют суточную производительность от 6 до 190 т по сливу и от 25
до 465 т по пескам. Производительность двухвальных спиральных
классификаторов достигает за сутки по сливу 1100 т и по пескам
18500 т.
Прямоточные гидравлические классификаторы по принципу
действия аналогичны вертикальным камерным сепараторам. Они
предназначены для разделения на две фракции песка и песчано­
гравийной смеси по граничному зерну в пределах от 0,5 до 3 мм.
Их используют в случае приготовления высокомарочных бетонов
и растворов. Классификатор (рис. 12.2, а) состоит из вертикальной
цилиндрической камеры 3, ^трубопровода 6, подводящего исходную
водогрунтовую смесь, камеры 4, осаждения крупных частиц с от­
водящим патрубком 1 и кольцевой камерой 5, подводящей воду
для гидротранспорта крупной фракции, а также трубопровода 2,
отводящего мелкую фракцию.
Пять типоразмеров прямоточных гидравлических классифика­
торов (диаметр камеры от 910 до 2900 мм) обеспечивают произво­
дительность по водогрунтовой смеси от 100 до 1600 м3/ч, а по ис­
ходному продукту — от 20 до 300 м3/ч при эффективности
классификации от 85 до 95%.
Гидравлические циклоны литой и сварной конструкции предна­
значены для классификации по крупности мелко- и тонкоизмельченных материалов при попутном сгущении Песковой фракции.
Гидроциклон литой конструкции (рис. 12.2, б) состоит из не­
скольких литых конических секций 2, которые в сборе образуют
осадительный конус с выпускным патрубком 1 для крупной фрак­
ции. Сборка секций — фланцевая болтовая на прокладках. Конус
присоединен к цилиндрическому корпусу, имеющему подводящий
145
патрубок 4, расположенный по касательной, и центральную тру­
бу 3, примыкающую к отводящему патрубку 5. В подводящем
патрубке имеется направляющая втулка с сужающимся каналом,
что обеспечивает значительное увеличение скорости потока в
циклоне и более интенсивное выделение частиц материала под
действием центробежных сил.
Рис. 12.2. Классификаторы непрерывного действия:
а — камерный прямоточный, б — литой гндроциклон
Водогрунтовую смесь, подлежащую классификации, подают в
гидроциклон по подводящему патрубку по касательной к цилинд­
рической поверхности корпуса, благодаря чему она приобретает
вращательное движение. Опускаясь по конической поверхности,
поток вращается все быстрее (вследствие уменьшения радиуса),
что способствует классификации, так как центробежные силы воз­
растают, частицы отбрасываются к стенкам, теряя при этом ско­
рость, и опускаются к разгрузочному патрубку. Мелкие частицы
поднимаются по оси циклона вместе с потоком и через централь­
ную трубу и патрубок 5 отводятся в осадительные устройства.
Для предотвращения быстрого износа тонкостенного сварного
корпуса у гидроциклонов сварной конструкции применяют футе­
ровку внутренней поверхности каменным литьем или резиной.
Гидроциклоны отличаются диаметром корпуса (75... 500 мм), се­
чением питающего отверстия и другими размерами. Угол конус­
ности для всех одинаков и составляет 20°.
146
§ 12.2. М аш ины для промывки и флотационного обогащ ения
Для получения высококачественного песка и гравия необходимо
удалить загрязняющие их примеси — глинистые, илистые и пыле­
видные частицы, включения слюды и органических веществ, кото­
рые ухудшают сцепление песка и гравия с цементным камнем при
производстве бетонных и железобетонных изделий. Промывка
имеет много общего с классификацией, так как она представляет
Рис. 12.3. Корытная лопастная мойка
собой процесс обогащения посредством отделения примесен в вод­
ной среде. Отличие заключается в том, что при классификации ис­
пользуют обе фракции, а при промывке, как правило, слив не
представляет ценности. Поэтому для промывки мелкозернистых
материалов широко используют различные классификаторы — ко­
нусные, реечные и спиральные. Для промывки гравия обычно при­
меняют лопастные и барабанные гравиемойки.
Корытная лопастная мойка (рис. 12.3) служит для промывки
сильно загрязненного гравия, известняка, руд и других материалов,
требующих интенсивной механической оттирки примесей от основ­
ного материала. Гравиемойка состоит из наклонного металличе­
ского корыта / с двумя параллельным» валами 6, вращающимися
навстречу друг другу от привода. Привод состоит из электродвига­
теля 7, клиноременной передачи 8, редуктора 9 и пары цилиндри­
ческих зубчатых колес. На валах закреплены лопасти 4, плоскости
которых совпадают с воображаемой винтовой поверхностью, бла147
годаря чему лопасти не только перемешивают материал, но и про­
двигаю г крупную фракцию вверх по наклонному корыту к разгру­
зочным окнам, тогда как мелкие частицы вместе с водой сливаются
через пониженные кромки бортов 3 и удаляются. Воду подают по
трубам 2 и 5. При промывке материала крупностью до 100 мм,
длине корыта 7000 мм, диаметре лопаток 1200 мм, угле наклона
корыта 10° производительность мойки достигает 125 т/ч.
Для промывки гравия и щебня используют барабанные грохо­
ты, совмещающие две технологические операции в одном агрегате,
а также специальные гравиемоечные барабаны. Гравиемоечный
барабан изготовляют из листовой стали. Двумя кольцами-банда­
жами барабан опирается на четыре ролика, два из которых вра­
щаются от электродвигателя через редуктор и приводят его во
вращение. Внутри барабан футерован бронеплитами и снабжен
наклонно расположенными лопастями, которые подхватывают за ­
груженный по лотку материал, поднимают его и, пересыпая, про­
двигают к разгрузочному конусному патрубку. Воду для промывки
подают внутрь барабана по трубопроводу.
Гравиемоечный барабан отличается высокой производительно­
стью (до 100 м3/ч при диаметре 2000 мм) и малым расходом энер­
гии (мощность электродвигателя 2,7 кВт).
Флотационный метод обогащения основан на различной смачи­
ваемости пород жидкостями. Если на плоской горизонтальной
поверхности материала поместить каплю жидкости, то в зависи­
мости от степени смачиваемости породы данной жидкостью сече­
ние капли будет иметь различные очертания (капля воды на стекле
и парафине).
:
Если основная порода (песок) хорошо смачивается, а вредные
примеси (гЛина, органические частицы) смачиваются плохо или,
наоборот, частицы полезного материала смачиваются хуже частиц
примесей, их можно разделить флотационным методом. Для этого
предварительно измельченный материал подают в камеру в виде
пульпы и интенсивно перемешивают при одновременном засасыва­
нии в жидкость воздуха. При этом к плохо смачиваемым частицам
пристают пузырьки воздуха, частицы всплывают на поверхность
пульпы, образуя минерализованную пену, а хорошо смачиваемые
частицы остаются в жидкости и вместе с ней поступают в следую­
щие камеры, где цикл повторяется, а затем поступают в осадитель­
ные устройства. Для лучшего отделения примесей к жидкости
добавляют различные реагенту — пенообразователи, понизители
твердости, а в зимнее время воду подогревают.
Выбор машин для сортировки и очистки материалов производят
с учетом требуемой производительности, гранулометрического
состава смеси, физических свойств входящих в нее компонентов и
заданных границ раздела их на фракции. Д о загрузки материала
в дробилку необходимо удалить куски, превышающие размеры
входного отверстия дробилки и меньшие, чем конечный продукт
дробления. При необходимости получения нескольких фракций
148
целе ообр зно при- гиять ро. яы с определенным количеством
просеивающих поверхностей, у итывая, что многократное грохоче­
ние по схеме от крупного к мелкому тем эффективнее, чем крупнее
материал и меньше процентное содержание более мелких сортов.
Тонкоизмельченные материалы рекомендуется сортировать на си­
тах путем процеживания.
При работе в замкнутом цикле мельниц мокрого помола для
сортировки следует применять классификаторы, а при сухом по­
моле — сепараторы, учитывая, что проходные сепараторы проще,
а замкнутые обеспечивают более высокий КПД и не требуют до­
полнительных устройств для осаждения мелкой фракции.
При выборе электромагнитных сепараторов важное значение
кроме требуемой производительности имеет крупность кусков ма­
териала. Для крупнокускового применяют сепаратор — приводной
барабан, для сыпучих — барабанный с вибропитателем, для жид­
ких масс — сепараторы-фильтры. Для обогащения больших коли­
честв материалов с различной смачиваемостью частиц эффективен
флотационный метод.
При эксплуатации машин для сортировки и очистки материалов
необходимо регулярно следить за исправностью всех механизмов,
достаточной затяжкой крепежных деталей, а в аппаратах, работа­
ющих под давлением или разрежением,— за герметичностью соеди­
нений. Для эффективного использования сортировочного оборудо­
вания важное значение имеют равномерная подача материала и
своевременная разгрузка сборных емкостей от продуктов обработ­
ки. Для циклонов и матерчатых фильтров особенно необходимо
устранить возможность конденсации паров в рабочих камерах.
Электрофильтры надежно работают лишь в определенных преде­
лах напряжения и силы тока, которые следует регулярно контроли­
ровать по приборам или обеспечивать автоматизированными си­
стемами управления.
РАЗДЕЛ ЧЕТВЕРТЫЙ
МАШИНЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНОВ,
РАСТВОРОВ, МАСС
ГЛАВА
13
ПИТАТЕЛИ И ДОЗАТОРЫ
§ 13.1. Питатели
Питателями называют машины, обеспечивающие равномерную
подачу материала на транспортирующие установки, в дозирующие
устройства и в перерабатывающие агрегаты.
Применение питателей позволяет обеспечить высокую произво­
дительность обслуживаемых ими машин, механизировать и авто­
матизировать процессы производства.
Классификация. По х а р а к т е р у д в и ж е н и я рабочего орга­
на питатели подразделяют на питатели с непрерывным линейным
движением (ленточные, пластинчатые, цепные), с колебательным
движением (лотковые, вибрационные, плунжерные) и с непрерыв­
ным вращательным движением (винтовые, дисковые, секторные,
ковшовые); по с п о с о б у у с т а н о в к и — стационарные и пере­
движные; опорные, устанавливаемые на фундаментах, и подвес­
ные, прикрепляемые непосредственно к бункеру или к обслужива­
емой машине.
-'
Производительность питателей можно регулировать в опреде­
ленных пределах с помощью специальных приспособлений, посред­
ством изменения частоты колебаний, частоты вращения вала или
затвором. Питателями могут служить устройства непрерывного
транспорта и грохоты.
Л е н т о ч н ы е п и т а т е л и служат для равномерной подачи
сыпучих и кусковых материалов (с крупностью кусков до 50 мм)
в перерабатывающие машины или транспортирующие устройства.
Ленточный питатель (рис. 13.1, а) представляет собой короткий
ленточный конвейер 3, установленный непосредственно под бунке­
ром так, что открытый патрубок или течка бункера 2 ограничены
с трех сторон, а свободно высыпающийся из бункера материал ле­
жит на ленте питателя. При работе питателя материал двигается
вместе с лентой, которая приводится в движение приводным бара­
баном от электродвигателя через клиноременную передачу и ре­
дуктор или редуктор и храповой механизм. Сменой шкивов или на­
ладкой храпового механизма можно регулировать скорость дви­
жения ленты питателя и подачу материала. Производительность
150
питателя зависит от площади поперечного сечения материала на
ленте (регулируется затвором /) и скорости движения ленты (ре­
гулируется приводом).
f
П л а с т и н ч а т ы е п и т а т е л и отличаются от пластинчатых
конвейеров лишь малой длиной и конструкцией загрузочных уст­
ройств. Благодаря большой конструктивной прочности и высокой
производительности пластинчатые питатели используют для пита­
ния щековых и конусных дробилок крупнокусковым материалом,
Рис. 13.1. Питатели:
а — ленточный, б — пластинчатый, в — винтовой, г — тарельчатый, д — лотко­
вый, е — вибрационный, ж — секторный
предельные размеры кусков которого определяются лишь размером загрузочного отверстия дробилок (до 1500 мм). При ширине
пластин 2400 мм производительность питателя может достигать
500 м3/ч. Меньшие по размерам пластинчатые питатели применяют
для подачи кусковых и разгрузки горячих материалов, а также для
объемного дозирования компонентов.
На схеме рис. 13.1, б показан пластинчатый питатель приме­
няющийся в производстве керамзитового гравия и других керами­
ческих материалов. Над пластинчатой лентой 1 питателя установ­
лен ящик 2, днищем которого является лента питателя. Перегород­
ки 3 и 4 образуют емкости, загружаемые материалом. При
151
движении ленты материал из-под перегородок двигается в виде
двух слоев, толщина которых зависит от высоты подъема соот­
ветствующих перегодок. Производительность ящичного пластинча­
того питателя, так же как и ленточного, определяется суммарной
толщиной слоя материала, шириной ленты и скоростью ее движеНИЯ.
. ,
^
:
В и н т о в ы е , п и т а т е л и представляют собой короткие винто­
вые конвейеры и служат для равномерной подачи порошкообраз­
ных и сыпучих материалов. Питатель (рис. 68, в) состоит из герме­
тического кожуха 2 и вала 4 с винтовой поверхностью 3. Кожух
загрузочным отверстием примыкает к выпускной течке бункера 1.
Вал вращается от привода и винтом продвигает материал к раз­
грузочному отверстию 5. Производительность питателя определяют
по формуле производительности винтового конвейера.
Т а р е л ь ч а т ы е ( д и с к о в ы е ) п и т а т е л и служат для рав­
номерной подачи сыпучих и кусковых материалов, имеющих раз­
мер кусков до 150 мм. Тарельчатый питатель (рис. 68, г) состоит
из тарелки (диска) 7, вращающейся от привода на вертикальном
валу 8. Питатель расположен под бункером 5, на открытый раз­
грузочный патрубок 4 которого надет патрон 3. Материал свобод­
но высыпается на тарелку и располагается на ней под углом есте­
ственного откоса в виде усеченного конуса, наибольшие размеры
которого зависят от радиуса патрона и высоты слоя материала.
Над тарелкой установлен скребок 2, который при вращении диска
сбрасывает набегающий на него материал в течку 1.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь (т/ч) тарельчатых (дисковых) пи­
тателей
П = 3600 [(яА/3) ( # 2+ г2+ Rr) — ягЩ nkpp,
(13.1)
где Һ— высота кольца материала, сбрасываемого скребком, м;
R — радиус нижнего основания конуса материала, лежащего на
диске, м; г — внутренний радиус кольца материала, сбрасываемо­
го с диска скребком, м; п — частота вращения диска, с-1 ; kp — ко­
эффициент разрыхления материала (&р= 0 , 7 ... 0,9); р — плотность
(удельная масса) материала, т/м3.
К р и т и ч е с к а я ч а с т о т а в р а щ е н и я т а р е л к и опреде­
ляется из условия равновесия куска материала, находящегося под
действием сил трения и центробежных сил (с-1)
\ ф = 0 ,4 9 8 V m = 0,702 VJJD ,
(13.2)
где / — коэффициент трения материала о поверхность диска;
R — радиус диска, м.
;7
.Так как на.краю вращающегося диска материал лежит тонким
слоем и вместо удерживающих его значительных сил трения сколь­
жения могут возникнуть много меньшие силы трения качения, то
практически принимают
Л = ( 0 ,13... 0,45) лкр.
152
(13.3)
Производительность тарельчатого питателя регулируют от нуля
до максимума посредством поворота скребка и изменения установ­
ки патрона по высоте (с помощью рычажного или винтового уст­
ройства б). Максимальная производительность зависит в основном
от диаметра тарелки и равняется 1,5 м3/ч при диаметре 500 мм и
140 м3/ч при диаметре 2500 мм.
Для подачи порошкообразных и зернистых материалов приме­
няют с е к т о р н ы е
питатели.
Секторный питатель (рис.
13.1, ж) представляет собой втулку на валу 3 с двумя торцовыми
стенками и радиальными перегородками 2, образующими барабан
без цилиндрической поверхности. Барабан помещен в охватыва­
ющем кожухе 4 и вращается от привода. Полуцилиндрический ко­
жух примыкает к впускному отверстию бункера 5 и к выпускному
лотку /, под которым устанавливается направляющая течка или
транспортирующее устройство.
Применяют также секторные питатели с цилиндрическим кожу­
хом, обеспечивающим герметичность, благодаря чему их широко
применяют для разгрузки емкостей, находящихся под небольшим
давлением или разрежением.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь (т/ч) секторного питателя зависит
от емкости секторных ячеек, их количества и частоты вращения
барабана:
n=3GOOVinkpp,
(13.4)
где V — вместимость одной ячейки (секции), м3; i — число ячеек
в барабане; п — частота вращения барабана, с-1; kp и р — по фор­
муле (13.1).
Ввиду того что вместимость одной ячейки приходится опреде­
лять косвенным путем, более удобно вычислить производитель­
ность по формуле
П ^ З Ш (К х| - Щ —# з ) Д V ;
(13.5)
У ф ( я Э у 4 ) Ь \ l / ?= ( m / 2/4)Z; V a= ( D - d ) L z b ,
(13.6)
где V\ — геометрический объем барабана, м3; Уг — объем ступицы
барабана с валом, м3; V3 — объем радиальных лопастей, м3; D —
диаметр барабана, м; L — длина лопастей барабана, м; d — диа­
метр ступицы барабана, м; г — число пар лопастей; 6 — толщина
лопасти, м; п, kv, р — по формулам (13.4) и (13.1).
Подставив значения величин, после преобразования получим
Я ==3600 \(nl\)(D -\-d)—z l \ L ( D — d)nktf.
(13.7)
Вибрационный питатель
(рис. 13.1, е) представляет
собой слегка наклонный лоток 1, по которому материал из бунке­
ра 2 продвигается благодаря направленным колебаниям, сообща­
емым лотку вибратором 4. Чтобы вибрация не передавалась дру­
гим машинам и сооружениям, лоток подвешивают на пружинных
подвесках 3 или устанавливают на раме с амортизаторами.
153
Л о т к о в ы й п и т а т е л ь (рис. 13.1, д) представляет собой го­
ризонтальный или слегка наклонный лоток 2, одной стороной под­
вешенный к тяге / , а второй опирающийся на катки 3 и двига­
ющийся возвратно-поступательно от эксцентрикового привода 4.
Лоток установлен под бункером 5, передняя стенка которого по
всей ширине.лотка приподнята и снабжена заслонкой 6, регулиру­
ющей толщину .слоя материала, продвигающегося по лотку при
его колебаниях.'Производительность зависит от количества мате­
риала, разгружаемого за одно качание, и от числа качаний лотка
в единицу времени.
.
Для равномерной подачи жидких масс (шлама, шликера, смеси
мелкокускового материала с водой и т. п.) применяют к о в ш о в ы е
п и т а т е л и , представляющие собой ротор с ковшами, которые
при вращении ротора зачерпывают материал из подпитывающей
емкости, поднимают его и сливают в направляющий лоток. Произ­
водительность регулируют частотой вращения ротора и степенью
заполнения ковшей, которая зависит от уровня жидкой массы в
подпитывающей емкости.
В схемах управления работой технологических линий, име­
ющих в своем составе питатели, обычно предусматривают автома­
тическое регулирование производительности, с тем чтобы обеспе­
чить оптимальные условия работы перерабатывающих машин, со­
гласовать их задачи и возможности. С этой целью установленные
на машинах линии датчики контролируют параметры технологиче­
ского процесса и при их отклонении от заданных значений выдают
сигналы на пульт управления для принятия мер оператором или
(при работе в автоматическом режиме) команды исполнительным
механизмам, регулирующим, например, производительность пита­
теля. Автоблокировка обеспечивает заданную последовательность
пуска и остановки машин, входящих в технологическую линию.
§ 13.2. Дозаторы
В большинстве случаев искусственные материалы получают в
результате химического взаимодействия различных компонентов,
свойство, состав и количество которых в каждом конкретном слу­
чае должны соответствовать научно обоснованному и эксперимен­
тально подтвержденному рецепту, выраженному в объемных или
весовых процентах.
4
Бетонные и железобетонные изделия получают в результате
твердения формованной бетонной смеси, которая включает в себя
воду, вяжущее (цемент), заполнители (песок, щебень или гравий),
различные добавки. Непременным условием получения железобе­
тонных изделий высокого качества является точное дозирование
компонентов смеси в соответствии с рецептом. Для выполнения
этой технологической операции применяют дозаторы.
154
Дозаторами называют машины и устройства, обеспечивающие
непрерывную или периодическую (цикличную) подачу материала
в заданных по объему или массе количествах.
Управление дозаторами бывает ручное, дистанционное и авто­
матическое.
Рис. 13.2. Объемные дозаторы периодического действия:
а — для песка и щебня, б, в — для воды и жидких добавок
Объемные дозаторы по сравнению с весовыми проще, но при до­
зировании сыпучих материалов менее точны.
Объемные дозаторы периодического д е й с т в и я
представляют собой мерные емкости, снабженные специальными
устройствами для облегчения загрузки материала и его выгрузки,
а также для регулирования размера порции. Простейшим объем­
ным дозатором периодического действия для песка и щебня может
служить мерный сосуд (рис. 13.2, а), который состоит из емкостей,
затворов и рычагов управления. В нижнюю емкость / вставлена и
закреплена в ней болтами 2 верхняя емкость 3, над которой нахо­
дится загрузочный секторный затвор 4, перекрывающий патрубок
155
5 расходного бункера 6. Управляют затвором посредством тяги 7 и
рычага 8 при движении рукоятки 9 вверх от среднего положения.
Рукоятка, двигаясь от среднего положения вниз, рычагами 10 и 11
открывает разгрузочный клапанный затвор 12. Объем порции регу­
лируют положением верхней емкости относительно нижней.
Объемное дозирование воды и жидких добавок осуществляют
автоматическими дозаторами турбинного типа с дистанционным
управлением, которыекзаменяют применявшиеся ранее дозировоч­
ные бачки с поплавковыми ограничителями наполнения или сифон­
ными ограничителями слива.
Принцип действия автоматического дозатора турбинного типа
заключается в том, что поток воды проходит через индукционный
датчик (рис. 13.2, б), в корпусе 1 которого вмонтирована турбинка
2 водомера. На лопастях турбинки, изготовленных из немагнитного
материала, укреплена стальная пластинка, воздействующая на
магнитную систему 3, находящуюся в стакане 4. Взаимодействие
пластинки с магнитом вызывает импульс, улавливаемый прибором
пульта. При совпадении числа импульсов с заданным их числом
устройство 5 автоматически прекращает подачу жидкости, пере­
крывая клапан. Число оборотов турбинки пропорционально коли­
честву прошедшей через нее воды или жидких добавок, а парамет­
ры турбинки подобраны так, что каждому импульсу соответствует
1 л жидкости. Переключатели пульта позволяют установить любую
дозу от 1 до 400 л через каждый литр.
Автоматический дозатор для воды и жидких добавок с элек­
тродной системой управления обеспечивает дозирование с интер­
валом в 2 л в пределах от 2 до 198 л. Дозатор (рис. 13.2, в) со­
стоит и? цилиндрического бака 1, электровоздушного клапана 2
с электромагнитом 3 управления сливом, десяти длинных электро­
дов 4, десяти коротких электродов 5, электрододержателя 6, элек­
тромагнита 7 с электровоздушным клапаном 8 управления напол­
нением, фильтрующей сетки 9, впускного клапана 10 и сливного
клапана 11.
Чтобы таким дозатором подать в смеситель, например, 106 л
воды, с пульта управления включают (подают низковольтное на­
пряжение) четвертый малый электрод и шестой длинный (считая
нулевые электроды первыми) и открывают пневмоцилиндром
впускной клапан. Как только уровень воды, поднимаясь, достигнет
включенного короткого электрода, цепь замыкается и электромаг­
нит электровоздушного клапана закроет впускной клапан, высвечи­
вая на пульте сигнал о наполнения бака. При включении сливного
клапана уровень опустится до конца включенного в цепь длинного
электрода и система электровоздушного клапана 2 закроет сливной
клапан.
Объемные дозаторы
непрерывного
действия.
Для непрерывного объемного дозирования компонентов сложной
шихты или массы применяют питатели различных типов; каждый
из них настраивают на производительность, соответствующую ре156
цепту (выраженному в объемных процентах). Материал от каждого
питателя поступает в сборную воронку и направляется в смеситель
непрерывного действия.
|
На установках с непрерывным процессом производства объем­
ное дозирование воды осуществляют пробковым краном с калиб­
рованными отверстиями в сочетании с устройствами, обеспечива­
ющими постоянное давление. Такими устройствами могут быть
бачки постоянного уровня, центробежные насосы с мембранно-рычажными регулирующими клапанами или плунжерные насосы.
Расход воды, вытекающей при определенном давлении из отверстия
трубопровода, зависит от площади отверстия в плоскости, перпен­
дикулярной оси потока. При изменении напора расход изменяется.
Чтобы регулировать расход воды калиброванными отверстиями,
необходимо сохранять напор постоянным. Напор зависит от пере­
пада уровней воды, считая от оси сливного отверстия до свободной
поверхности.
Простейший бак постоянного уровня (рис. 13.3, а) имеет па­
трубок, через который сливается избыток воды, при этом количест­
во поступающей в бак воды постоянно должно превышать ее рас­
ход. Для сокращения расхода воды постоянный уровень может
поддерживать электромагнитный блок 1 (рис. 13.3, б), управля­
ющий клапаном 2 посредством контакта 3 и поплавка 4, располо­
женного в баке 5. Дросселем 6, изменяя сечение выходного отвер­
стия, регулируют дозирование воды.
Плунжерный насос-дозатор состоит из сдвоенного плунжерного
насоса с цилиндрами 1 (рис. 13.3, в) и рычагами 2, электродвига­
теля 5 мощностью 1,7 кВт, цепного пластинчатого вариатора 4,
позволяющего (с пульта) плавно изменять число ходов плунжера
от 0,23 до 1,41 в секунду, червячного редуктора 3 с двойным кри­
вошипным валом и станины. Производительность (м3/ч) насоса-дозатора, так же как и плунжерного питателя,
/7 = 3600(ягі2/4)влгЛ,
(13.8>
где d — диаметр плунжера, м; s — ход плунжера, м; п — частота
вращения кривошипного вала, с-1; z — число плунжеров; k — ко­
эффициент, учитывающий потерю хода плунжера на переключение
клапанов в клапанной коробке (Лж 0,9... 0,95).
Насосы-дозаторы имеют регулируемую производительность
0,5... 3, 1... 6 и 2... 12 м3/ч.
Весовые дозаторы. Объемные дозаторы для сыпучих и кусковых
материалов не обеспечивают высокой точности дозирования, так
как в одном и том же объеме может быть различное весовое ко­
личество материала в связи с колебаниями его насыпной массы,
неодинаковой плотности укладки частиц при заполнении ими мер­
ного объема, колебаний влажности материала.
На автоматизированных заводах, выпускающих товарный бетон
для строительства, и в бетоносмесительных цехах заводов железо­
бетонных изделий широ-го применяют весовые дозаторы цикличного
157
и непрерывного действия, которые по сравнению с объемными до
заторами обеспечивают более высокую точность дозирования
(± 2 % для цемента и жидкостей и ±2,5% для песка и щебня),
работают в автоматическом и полуавтоматическом режимах и
быстро переналаживаются на новый рецепт массы. Систему авто-
Рис. 13.3. Дозаторы для объемного непрерывного дозирования жидкостей:
а. б
бачками постоянного уровня, в — плунжерным насосом
ф
матического управления дозатором устанавливают в корпусе ци­
ферблатного указателя.
ч
В е с о в ы е д о з а т о р ы ц и к л и ч н о г о д е й с т в и я бывают
однофракционные, например для цемента, и двухфракционные —
для заполнителей и жидкостей. Применение двухфракционных
дозаторов, у которых в один весовой бункер последовательно отвешивают два вида материала, позволяет сократить количество
дозаторов и упростить схему их компоновки, хотя конструкция та­
ких дозаторов несколько усложняется.
Комплекты дозаторов серии АДУБ (автоматические дозаторы
установок бетона) используют для бетоносмесителей вместимостью
158
по загрузке (сумма объемов сухих компонентов) 425, 1200 и 2400 л.
В каждый комплект входит не менее трех дозаторов — по одному
для инертных материалов (АВДИ), цемента (АВДЦ), воды и жид­
ких добавок (АВДЖ). При использовании фракционированных заполнителей число дозаторов увеличивают. Дозаторы одного ком­
плекта имеют одинаковый принцип действия и аналогичные сбо­
рочные единицы, а дозаторы одной марки отличаются размерами
весовых бункеров. Каждый дозатор имеет весовой бункер с впуск­
ным и выпускным устройствами и весовой механизм с циферблат­
ным указателем и системой управления.
А в т о м а т и ч е с к и й д о з а т о р А В Д И - 4 2 5 для инертных
материалов (заполнителей) имеет весовой бункер 4 (рис. 13.4),
подвешенный к рычагам 8 весовой системы и закрытый снизу за­
твором 3 с рычагами 2 и пневмоцилиндром 1, загрузочные устрой­
ства с затворами 7 и пневмоцилиндрами 9, циферблатный ука­
затель 6 с механизмом взвешивания и механизмом автоматическо­
го управления. Циферблатный указатель опирается на балку 5,
а весь дозатор подвешен к опорной раме 10. Пневмоцилиндрами
управляют электровоздушные клапаны 11.
Весовой прибор циферблатного указателя (рис. 13.5, а) в кор­
пусе / имеет рамку 2 с осью 11 и стрелкой 7, которая перемещает­
ся по шкале 6 при повороте оси шестерней 12, находящейся в за­
цеплении с зубчатой рейкой 13 механизма взвешивания.
Весовой бункер через рычажную систему воздействует на тягу
15, проходящую через масляный затвор 16 и соединенную с тра­
версой 14. Траверса нижними стальными лентами 3 поворачивает
секторные рычаги 8 и соединенные с ними грузы 4, а также сектор­
ные рычаги 10, подвешенные на верхних гибких стальных лентах 5.
При этом мостик 9, соединяющий рычаги, несколько поднимается
и поворачивает стрелку зубчатой рейкой. Увеличивающийся момент
от веса материала в бункере уравновешивается возрастающим
моментом отклоняющихся грузов механизма взвешивания. Возле
съемной задней стенки корпуса циферблатного указателя смонти­
рован механизм автоматического управления, позволяющий дистан­
ционно (с пульта) взвешивать до шести различных заранее уста­
новленных порций материала. Механизм состоит из стрелки, ук­
репленной на общей оси указателя, и датчиков, которые можно
передвигать по кольцу и закреплять в необходимых местах, соот­
ветствующих весу заданных порций. Применяют ртутно-магнитные
датчики (на конце стрелки экран, замыкающий на себя магнитные
силовые линии) или фотоэлектронные (на конце стрелки фотосо­
противление).
Механизм автоматического управления с фотоэлектронными
датчиками (рис. 13.5, б) монтируют внутри циферблатного указа­
теля и прикрывают съемной крышкой 1, прикрепляемой к корпу­
су 2. Механизм состоит из кольца 4 с передвижными держателя­
ми 5, несущими осветительные лампы 6, и из стрелки 7 с фотосо­
противлением 8 на конце. Ртутный контакт 9 и постоянный магнит
159
я
Рис. 13.4. Автоматический весовой дозатор АВДИ-425 для заполнителей
Рис. 13.5. Циферблатный указатель:
«с — схема механизма взвешивания, б — механизм автоматического управления
фиксируют стрелку в нулевом положении и передают на пульт
управления сигнал о готовности дозатора к взвешиванию. Чтобы
получить требуемое напряжение в сети ламп, нужен трансформа­
тор 10, а для гашения колебаний стрелки— демпфер II. С пульта
управления включают лампу, установленную на заданной весовой
отметке, затем включают подачу материала в весовой бункер.
Стрелка перемещается по дуге до тех пор, пока фотосопротивление
не попадет под луч света, выходящий из отверстия патрона, при­
крывающего лампу. Освещение фотосопротивления вызывает изме­
нение силы тока, сигнал усиливается в электронном блоке и обес­
печивает работу исполнительного механизма, закрывающего затвор. Защитный экран 3 предохраняет фотосопротивление от
освещения его светом со сторон ы.1________________________________
Дозаторы с фотоэлектронными датчиками более надежны, чем
с ртутно-магнитными датчиками, и проще в наладке. В комплекте
АДУБ к марке дозатора с таким датчиком прибавляют букву Ф,
например АВДЦФ.
\
Дозаторы с весовой системой, расположенной в корпусе ци­
ферблатного указателя, и автоматическим управлением процессом
взвешивания позволяют получать с центрального пульта предвари­
тельно заданные массы компонентов бетонной смеси для несколь­
ких марок бетона в произвольной последовательности. Однако
переналадка весовых приборов требует остановки дозаторов и вы­
полняется вручную. Унифицированные циферблатные указатели
(УЦК-ЗВД)
ЩН Н Н Я последних моделей, разработанные ВНИИстройдормашем, снабжены задатчиками массы порций и приставками для
дистанционного управления.
Задатчик порций весового прибора (рис. 13.6, о) состоит из ше­
сти задающих стрелок /, на которых закреплены бесконтактные
электронные датчики 2 с зазорами 3. При поступлении материала
в весовой бункер дозатора конец весовой стрелки 4 перемещается
по циферблату, а закрепленный на стрелке флажок 5 проходит по
прорезям датчиков. С пульта управления включают датчик той за­
дающей стрелки, которая установлена на требуемой массе взвеши­
ваемого компонента, и прохождение флажка в прорези этого дат­
чика вызывает изменение магнитного потока датчика, сигнал
воспринимается управляющим блоком и затвор, закрываясь, пре­
рывает поток материала из загрузочной воронки в весовой бункер
дозатора. Для переналадки дозатора достаточно повернуть руко­
ятками 6 валики 7 с шестернями S, которые находятся в зацепле­
нии с соответствующими зубчатыми дисками 9 , и вместе с ними
передвинуть задающие стрелки до установки их концов на требуе­
мых делениях шкалы циферблата. Весовая стрелка установлена на
оси, проходящей в отверстие 10.
Приставка (рис. 13.6, б) для дистанционного управления до­
заторами позволяет с пульта управления изменять рецептуру бе­
тонной смеси, корректировать состав материала при изменении
влажности и других его характеристик и автоматизировать дози6—1386
161
рование материалов для бетонной смеси более чем десяти классов
бетона. На диске 9 укрепляют бесконтактные электронные датчики
7, с которыми взаимодействует флажок весовой стрелки 8. Диск
посажен на ось 12, укрепленную в подшипниках корпуса 3, и ди­
станционно может быть повернут на заданный угол электродвига­
телем 1 и шестернями 10 и 11. Шестерня 5 поворачивает специаль­
ный диск с датчиками для контроля и обеспечения поворота на
Щ
Рис. 13.6. Унифицированные циферблатные указатели:
а — задатчик
порций, б — приставка
для
дистанционного управления
заданный угол, а шестерня 4 соединена с валом индукционного
тормоза 2, сблокированного с электродвигателем так, что при вклю­
чении двигателя магнит тормоза сжимает пружину и оттормаживает фрикционный диск, а при отключении двигателя тут же фик­
сирует диск с датчиками в новом положении. Ограничитель 6 ис­
ключает поворот диска на угол более 360°.
Исполнительным механизмом, открывающим и закрывающим за ­
творы в дозаторах АДУБ, являются пневмоцилиндры, управляемые
электровоздушными клапанами. Такой клапан (рис. 13.7) состоит
из корпуса 4, электромагнита 5. цилиндра 2, золотника с поршнями
7 и 9, штуцера /, подающего воздух от компрессора под давлением
0,6... 0,7 МПа, и двух штуцеров 6 и 8, соединенных с пневмоцилинд­
ром впускного затвора дозатора. При включении электромагнита 5
золотник перемещается вверх, соединяя штуцер 6 с компрессором,
а штуцер 8 — с атмосферой через окно 3 в торцовой части цилинд­
ра 2.
А в т о м а т и ч е с к и й д о з а т о р А В Д Ц - 4 2 5 для цемента
(рис. 13.8, а ), так ж е как и дозатор для инертных материалов (за ­
полнителей), имеет циферблатный указатель 1 с механизмами
162
взвешивания и автоматического управления, весовой бункер 2 с
затворами и пневмоцилиндрами для загрузки 3 и разгрузки 4.
Отличие заключается в том, что в весовой бункер можно подавать
цемент любой из двух марок винтовыми питателями 6 и 10, сбло­
кированными с затворами 7 и 11, которыми управляют пневмоцилиндры 8 и 9. Пневмовоздушные клапаны 5 регулируют по­
дачу сжатого воздуха в пнев­
моцилиндры.
Автоматический
дозатор
АВДЖ-425 для
жидкостей
(рис. 13.8, б) имеет циферблатный указатель 3, весовои
бункер 2, сливную воронку 1,
раму 9, пневмоцилиндры 8 и 6,
электровоздушные клапаны 7
и 5 и затворы 4 для подачи
воды или последовательно во­
ды и добавок.
У дозаторов
комплекта
АДУБ типа АВД максимальная продолжительность цикла
взвешивания — 45 с, погреш­
ность дозирования ± 2 % , пре­
дельная масса порции цемен­
т а — 150, 300 и 700 кг; порции
песка и щебня — 600, 1200 и
1300 кг; воды и жидких доба­
вок— 200 и 500 кг. Давление
воздуха в сети — 0,6 М П а [7].
Рост требований к свойст­
вам железобетонных изделий
и их качеству приводит к воз­
растающему
использованию
заполнителей,
обогащенных
Рис. 13.7. Электровоздушный клапан ав­
томатического весового дозатора
промывкой,
фракционирова­
нию песка и применению в од­
ной смеси до четырех фракций щебня, отличающихся зерновым
составом. Правильный расчет и точное дозирование многокомпо­
нентной смеси позволяют получать более прочный бетон, снижать
массу и повышать эффективность железобетонных конструкций.
Дозирование нескольких фракций каждого вида заполнителя тре­
бует установки дополнительных дозаторов, усложняет строитель­
ную часть, монтаж и эксплуатацию оборудования дозаторных от­
делений бетоносмесительных цехов. Перспективно применение
многокомпонентных дозаторов.
Весовой автоматический дозатор для шести различных фрак­
ций заполнителей бетона (рис. 13.9, а) представляет собой весовой
163
бункер 1, подвешенный к раме 2 на упругих лентах 3, воздейству­
ющих на коромысла 4 унифицированного весового прибора 5, ко­
торым и регистрируется масса поступающих в бункер материалов.
Бункер имеет два донных клапанных затвора 6 и 7, управляемых
Рис. 13.8. Автоматические весовые дозаторы АДУБ-425:
а — для цемента АВДЦ-425, б — для жидкостей АВДЖ*425
диафрагменным пневмоприводом 8 и электровоздушным клапа­
ном 9, что позволяет поочередно направлять заполнители по окон­
чании дозирования в два бетоносмесителя. Каждый из шести ви­
дов заполнителя подается в весовой бункер дозатора ленточным
питателем 10, лента которого приводится в движение цепной пере­
дачей 11 через бесступенчатый вариатор 12 от электродвигателя
привода питателя. Скорость ленты, а следовательно, и производи164
тельность питателя можно изменять дистанционно командоаппаратом 13 и автоматически поддерживать ее постоянной. Чтобы ус­
корить взвешивание шести компонентов заполнителей, их подачу
ведут в три приема при одновременной работе двух питателей: сна­
чала подают две фракции песка, взвешивая общую их массу, загем включают питатели, подающие щебень фракций 5... 10 и
10... 20 мм и, наконец, щебень фракций 20... 50 и 50... 100 мм. В це-
Рис. 13.9. Весовой шестифракционный дозатор для заполнителей бетона:
а — общий вид, б — схема размещения ленточных питателей, в — схема подвески весового
бункера
лом дозирование получается объемно-весовым, а время цикла со­
кращается до 30 с при вместимости бункера дозатора 1,8 м3 и сум­
марной массе взвешиваемой порции до 2,5 т.
Размещение унифицированных ленточных питателей (рис.
13.9, б) обеспечивает компактное расположение расходных бунке­
ров над дозаторным отделением. Схема подвески бункера (рис.
13.9, в) дает представление о многократном снижении рычажной
системой силы воздействия массы материала на весовой прибор
дозатора.
У дозаторов серии ДБ (дозаторы бетона) третьей буквой ха­
рактеризуют дозируемый материал ( Ц — цемент, П — песок, Щ —
щебень, К — керамзитовый гравий, Ж — жидкости), а числом —
предел дозирования (кг). Для двухфракционных дозаторов в обо­
значение добавляется цифра 2. Серия включает семь дозаторов,
из которых и подбирают необходимый комплект (табл. 13.1).
165
Таблица
13.1. Техническая характеристика дозаторов серии Д Б
второго класса точности
Дозаторы
для песка
для щебня
и гравия
Показатели
Обозначе­
ние
Предел дозирования, кг
Цикл до­
зирования, с
Часовая
производи­
тельность,
циклов/ч
для
цемен­
та
для
жидко­
сти
для ке­
рамзи­
та
ДвуэСфракционный
ОДИОфракционный
двухфракционный
однофрак*
цнонный
2ДП1600
400...
1600
45
ДБП800
200...
800
30
2ДБЩ 1600
400...
1600
45
Д БЩ 800
200...
800
30
Д БЦ 630
200...
630
45
ДБЖ 400
80... 400
30
2ДБК1600
400...
1600
45
80
120
80
120
80
120
80
В е с о в ы е д о з а т о р ы н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я при­
меняют для весового дозирования отдельных компонентов слож­
ной шихты или массы при непрерывном процессе приготовления
бетонной смеси и большой производительности, например на бе­
тонных установках и заводах производительностью 30 ...60 м3/ч
и более, а также на автоматизированных установках периодическо­
го действия, выдающих бетонную смесь разнообразных произволь­
но чередующихся марок.
Классификация. Дозаторы непрерывного действия бывают однои двухагрегатными. По с п о с о б у р е г у л и р о в а н и я п р о и з ­
в о д и т е л ь н о с т и — с изменяемым потоком материала, измениемой скоростью движения ленты, изменяемой интенсивностью
подачи материала на ленту и комбинированными; по к о н с т р у к ­
тивным о с о б е н н о с т я м с в я з е й
датчика и регуля­
т о р а — с механической, электрической и электронной связью, с
вибрационным или барабанным питателями, а также комбинированными.
Одноагрегатный дозатор с изменяемым сечением потока мате­
риала и механической связью (рис. 13.10, а) имеет ленточный пи­
татель /, роликовый датчик 2, рычажную систему 3, заслонку 4,
весовую опору 5 рамы питателя, расположенную по оси бункера, и
привод 6 ленты питателя. Аналогичный питатель, но с электрической связью датчика и регулятора (рис. 13.10, б) имеет питатель /,
заслонку 2, ее привод 3, блок 4 усиления сигнала датчика 5. Одноагрегатный дозатор с изменяемой скоростью движения ленты и
электронной системой регулирования (рис. 13.10, в) имеет питатель
1, датчик 2, усилитель 5, командоаппарат 4, изменяющий переда166
г4
|
\
j
|
?
J
1
точное отношение вариатора 3, находящегося в схеме привода
между двигателем 6 и редуктором 7.
Двухагрегатный дозатор с изменяемой интенсивностью подачи
материала на ленту 1 (рис.
а)
13.10, г) оснащен дополнитель­
ным вибролотковым питате­
лем 2, выдающим материал из
бункера 3 при включении элек­
тромагнитного вибратора 4.
В зависимости от массы мате­
риала на ленте датчик 7 посы­
лает сигнал через электронный
усилитель 6 в устройство 5,
которое изменяет параметры
тока электромагнитов вибрато­
ра, а следовательно, и ампли­
туду
и производительность
вибролоткового питателя.
Комбинированный двухаг­
регатный
дозатор
(рис.
13.10, д) имеет устройство для
изменения и автоматического
поддержания в заданных пре­
делах скорости движения лен­
ты питателя 1 (через датчик 2
и систему приборов и меха­
низмов 7) и интенсивности по­
дачи материала барабанным
питателем 3 из бункера 4 (че­
рез синхронизирующее реле
б и систему приборов и меха­
низмов 5 ). Одноагрегатные ве­
совые дозаторы проще, однако
двухагрегатные обеспечивают
большую производительность
при сохранении высокой точ­
ности дозирования.
в еОдноагрегатный
Рис.
13.10.
Схемы
весовых
дозаторов
с о в о й д о з а т о р для заполнепрерывного действия:
нителей (песка, щебня, гра­
в одноагрегатных, г, д — двухагревия) состоит из рамы / (рис.
гатных
13.11, а), ленточного питателя,
привода и подвижной заслонки, регулирующей толщину слоя ма­
териала на ленте. Широкая прорезиненная лента 11 надета на на­
тяжной 10 и приводной 12 барабаны и приводится в движение от
электродвигателя через пластинчатый вариатор 2 , редуктор 3 и
цепную передачу 4. Рама подвешена к бункеру 5 на тягах 6 так,
что опорные призмы располагаются в плоскости, проходящей
167
через центр разгрузочного отверстия бункера, и изменение высоты
столба материала в бункере не влияет на равновесие рамы,
боковых стенках бункера шарнирно укреплены рычаги с заслон­
кой 7, положение которой определяет толщину слоя материала
на ленте. Равновесие при заданной толщине слоя достигается
Рис. 13.11. Одноагрегатный весовой дозатор непрерывного действия:
а — боковой вид, б — схема привода, в — общий вид
|Нв
фиксированием грузов 8 на коромыслах 9. При увеличении тол­
щины слоя материала питатель наклоняется и рычагами опускает
заслонку, что ведет к уменьшению толщины слоя, и равновесие
восстанавливается.
Общий вид дозатора (рис. 13.11, в) дает представление о внеш­
нем виде и компоновке его основных сборочных единиц.
Производительность дозатора зависит от скорости движения
ленты, которая приводится в движение электродвигателем 5 (рис.
13.11, б) через вариатор 6, редуктор 7 и цепную передачу 8, вклю­
чаемую муфтой 9. Скорость ленты регулируют, изменяя передаточ­
ное отношение вариатора посредством электродвигателя 3 через
червячный редуктор 4, цепную передачу 2 и винт J, имеющий уча­
сток с правой и левой резьбой.
168
Производительность дозаторов непрерывного действия рассчи­
тывают по формулам производительности соответствующих пита­
телей; подбирают дозаторы по каталогам.
Г Л А В А 14
БЕТОНО- И РАСТВОРОСМЕСИТЕЛИ
§ 14.1. Общие сведения о перемешивании материалов
Перемешиванием называют процесс механического перемеще­
ния частиц одних компонентов по отношению к частицам других
компонентов, осуществляемый с целью получения масс, однород­
ных по минералогическому, зерновому составу и влажности, а так­
же для поддержания достигнутой однородности.
Однородность исходных многокомпонентных масс способствует
быстрому течению химических реакций, повышению качества из­
делий благодаря более плотной укладке частиц и т. п.
Для получения бетонов и растворов, обладающих заданными
свойствами, необходимо не только правильно подобрать материалы
и точно их дозировать, но и тщательно перемешать, чтобы частицы
вяжущего вещества (цемента, извести, гипса) были равномерно
увлажнены и обволакивали частицы заполнителя (песка, щебня,
гравия), а мелкие частицы заполняли промежутки между крупными
и обеспечивали наибольшую плотность массы. Перемешивание про­
изводят смесительными машинами и установками, от эффективно­
сти работы которых во многом зависит качество готовых изделий.
Смесительные машины подразделяют на машины периодиче­
ского (цикличного) действия и непрерывного, стационарные и пе­
редвижные, предназначенные для перемешивания увлажненных,
пластичных и жидких масс, а также порошкообразных сыпучих
сухих материалов. По способу перемешивания их подразделяют на
гравитационные машины, у которых перемешивание происходит
при свободном падении материалов, и машины с принудительным
перемешиванием. (По конструкции рабочих органов смесительные
машины подразделяют на барабанные, лопастные одно- и двухвальные, с Z-образными валами и спиральными лопастями, лопа­
стные с горизонтальными и вертикальными лопастями, с простым
и сложным движением, пропеллерные, вибрационные, пневматиче­
ские.
§ 14.2. Бетоносмесители периодического действия
Для приготовления бетонной смеси применяют передвижные и
стационарные бетоносмесители периодического действия, как
гравитационные, так и с принудительным перемешиванием мате­
риала. Цикл обработки порции материала состоит из загрузки
169
компонентов в смеситель, перемешивания, разгрузки и подготовки
машины к приему новой порции материалов.
Гравитационные бетоносмесители с перемешиванием при сво­
бодном падении материалов (БГЦ) (ГОСТ 16349—70*) служат
для приготовления пластичной бетонной смеси и имеют враща­
ющиеся цилиндрические или грушевидные барабаны вмести-
Рис. 14.1. Бетоносмеситель с наклоняющимся барабаном:
а
общий вид. б — барабан, в — кинематическая схема привода
мостью по загрузке (сумма объемов сухих компонентов одной пор­
ции) 100, 250, 500, 750, 1200, 1500, 2400, 3000 и 4500 л и с объемом
готового замеса соответственно 66, 165, 330, 500, 800, 1000, 1600,
2000 и 3000 л. Бетоносмесители периодического действия с прину­
дительным перемешиванием (Б П Ц ), используемые для получения
жестких бетонных смесей, имеют барабан в виде цилиндрической
чаши, вращающейся вокруг вертикальной оси, или чаши, укреплен­
ной на раме неподвижно. Вместимость барабана по загрузке И объ­
ему готового замеса соответствует значениям смесителей БГЦ (за
исключением готового замеса 1600 л). Применяют и другие типы
бетоносмесителей.
Бетоносмеситель СБ-10В с наклоняющимся барабаном (рис.
14.1, а) состоит из станины 1, траверсы 2, барабана 8, роликов
опорных 3, 5 и поддерживающих 4 , 7 и 9, привода барабана с элек­
тродвигателем 6, редуктором и венцовым зубчатым колесом 12,
устройства для наклона траверсы с рычагом 10 и пневмоцилнндром
70
11 и загрузочного устройства 13. Барабан (рис. 14.1, б) сварной
конструкции состоит из двух конических частей 6, соединенных
цилиндрической обечайкой 5, на которой укреплен опорный бандаж
4 с венцовым зубчатым колесом 3. Внутри барабан футерован
стальными пластинами 2 и снабжен наклонными лопастями 1.
Загруженные в барабан компоненты при его вращении от приво­
да (рис. 14.1, в) захватываются лопастями, поднимаются и, пере-
/
Рис. 14.2. Гравитационный бетоносмеситель СБ-94
а — общий вид. б — кинематическая схема
сыпаясь из одной конической части в другую, интенсивно перемешиваются в процессе свободного падения пересекающихся потоков
материала. Разгрузка готовой порции смеси происходит во время
вращения барабана и наклона его оси под углом 55° посредством
поворота траверсы пневмоцилиндром. При этом рычажная система
отодвигает загрузочное устройство от барабана.
Бетоносмеситель имеет вместимость смесительного барабана
по загрузке 1200 л, объем готового замеса 800 л при максимальной
крупности заполнителей 120 мм и времени перемешивания от 60
до 120 с, установленную мощность электродвигателя 13 кВт и про­
изводительность 18 м3/ч [11].
Гравитационный бетоносмеситель СБ-94 (рис. 14.2) также от­
носится к стационарным бетоносмесителям периодического дейст­
вия. Он состоит из опорной рамы 1, двух стоек 2, траверсы 3, сме­
сительного барабана 4, привода 5 вращения барабана и механизма
6 наклона траверсы. Боковые стойки для придания им жесткости
имеют коробчатую конструкцию; с опорной рамой они соединяют­
ся болтами, а в верхней своей части имеют вкладыши подшипников
171
скольжения, на которые опираются оси, проходящие через про­
ушины траверсы. Траверса представляет собой сварную пустоте­
лую балку, охватывающую смесительный барабан. В средней части
траверсы смонтирован компактный двухступенчатый редуктор с за ­
цеплением Новикова и фланцевый электродвигатель 9 (рис. 14.2, б)
мощностью 13 кВт. Выходной вал редуктора 8 опирается на широ­
ко расставленные подшипники и несет на себе смесительный бараРис. 14.3. Роторной бетоносме­
ситель СБ-35 с принудительным
перемешиванием материала:
'
а — ротор в сборе, б — общий вид
бан, который закрепляется на конце вала разрезной шлицевой
втулкой внутреннего конуса 7. Внутренний опорный конус бараба­
на соединен с плоским кольцевым днищем 6, которое по окружно­
сти приварено к усеченному конусу 5. В средней части барабан име­
ет цилиндрическую обечайку 4 и консольный усеченный конус 3
с загрузочно-разгрузочной горловиной. Внутри барабан футерован
сменными пластинами из износостойкой стали и имеет шесть крон­
штейнов с закрепленными на них лопастями 2.
При загрузке материалов и их перемешивании ось барабана
имеет наклон + 1 5 °. Для выгрузки готовой порции бетонной смеси
пневмоцилиндрами 1 траверса 10, а вместе с нею и продолжающий вращаться барабан наклоняются так, что ось барабана располагается под углом — 55° к горизонту. Пневмопривод работает
от заводской компрессорной станции и при отсутствии сжатого воздуха может быть заменен автономным гидроприводом, в комплект
которого входят гидроцилиндр и насосная станция с электродвигател ем.
.' ‘ *. <\:л-«
Объем готового замеса бетоносмесителя СБ-94 1000 л, вместимость барабана по загрузке 1500 л, длительность перемешивания
60... 120 с, число циклов до 20 в час, наибольшая крупность запол172
1
І
|
I
I
I
I
I
1
1
нителя до 120 мм, частота вращения барабана 17,6 мин-1, мас­
са 3 т.
Роторный бетоносмеситель СБ-35 относится к бетоносмесите­
лям периодического действия принудительного перемешивания.
Он имеет ротор (рис. 14.3, а), к кронштейнам которого прикрепле­
ны пять рабочих лопастей 1, очистные скребки внешний 2 и внут­
ренний 3. Рабочие лопасти укреплены на разном удалении от оси
вращения ротора и установлены под разными углами так, что ин­
тенсивно перелопачивают материал и перекрывают всю ширину
кольцевого желоба неподвижной чаши смесителя (рис. 14.3, б).
Чаша имеет футерованное днище и боковые стенки, выполненные
в виде внутреннего 1 и внешнего 2 цилиндров. Крышка кожуха име­
ет загрузочную воронку 3. Ротор 4 укреплен на вертикальном валу
5 и вращается от фланцевого электродвигателя 6 через редуктор
7 и зубчатую пару 8. Порцию компонентов загружают через загру­
зочную воронку, перемешивают и выгружают по окончании пере­
мешивания, открывая пневмоцилиндром 9 крышку люка 10.
Вместимость чаши по загрузке 550 л, объем готового замеса
375 л; время перемешивания 40... 80 с, установленная мощность
электродвигателя привода ротора бетоносмесителя 13 кВт, произ­
водительность до 12 м3/ч.
Бетоносмеситель СБ-93 периодического действия с принуди­
тельным перемешиванием материала (рис. 14.4) состоит из корпуса-чаши, ротора с лопастями, привода, крышки с загрузочными от­
верстиями и разгрузочного устройства. Корпус-чаша представляет
собой кольцевой желоб, днище 1 которого и внутренний цилиндр
опираются на раму 2, а наружный цилиндр 3 швеллерным флан­
цем 4 соединен с крышкой 5. Для большей жесткости крышка вы­
полнена конусной, а по контуру, так же как и корпус, имеет швел­
лерное кольцо. В крышке сделаны люки для загрузки заполнителей
через патрубок 6, подачи Воды к перфорированным трубопроводам
7, цемента — через патрубок 26 и для подключения аспирационных
устройств через патрубок 8. На опорном кольце центрального от­
верстия крышки смонтирован редуктор 9 с фланцевым электродви­
гателем 10, включаемым с пульта управления 11. Выходной вал
редуктора ступицей 12 вращает ротор 13 с перемешивающими ло­
пастями и зачистными скребками. Подпружиненные кулачки 14
воздействуют на установленные во втулках 15 оси держателей 16
так, что каждая из четырех донных перемешивающих лопастей 19
при вращении ротора двигается над днищем корпуса на расстоя­
нии 3 ...5 мм, интенсивно перемешивая материал, а при попадании
между днищем и лопастью заполнителей, грозящих заклиниванием
и поломкой лопасти, она свободно приподнимается над днищем,
поворачиваясь вместе с пластиной 17, криволинейным держателем
и кулачком, сжимая пружину. Скребок 20, зачищающий борт ча­
ши, также подпружинен устройством 21. Предварительное сжатие
пружин производят регулировочными гайками через люки корпу­
са ротора. Внутренний пластинчатый очистной скребок 29 и две
173
Рис
14.4. Бетоносмеситель СБ-93 с принудитель
ным перемешиванием
верхние смешивающие лопасти 22 и 27 жестко закреплены держа­
телями на роторе, так как отстоят от днища и внутреннего цилин­
дра корпуса бетоносмесителя на расстоянии, превышающем раз­
мер наиболее крупных кусков заполнителя. Чтобы в смеситель
случайно не попали куски, превышающие 70 мм в поперечнике,
загрузочный люк в крышке имеет предохранительную решетку 30.
Подшипниками 18 ротор опирается на центральную ось, а его
корпус, крышки 25 люков обслуживания и специальные герметизи­
рующие диски и кожухи изолируют ответственные детали от воз­
действия частиц компонентов бетонной смеси при их загрузке и пе­
ремешивании. Зачистное устройство в виде резиновой ленты пре­
пятствует налипанию бетонной смеси на части ротора, которые
также зачищаются струйками воды, подаваемой через перфориро­
ванные трубки с очередной загрузкой материала в начале каждого
цикла. Материал загружают при вращающемся роторе так же, как
и при выгрузке порции готовой смеси. Разгрузочное устройство
состоит из пневмоцилиндра 23, рычага, оси и секторного затвора 24.
Для защиты вертикальных стенок корпуса-чаши и его днища от
износа и для облегчения ремонта применена сменная футеровка 28
из листовой износостойкой стали.
Вместимость чаши бетоносмесителя СБ-93 по загрузке 1500 л,
объем готового замеса 1000 л, максимальная крупность заполните­
лей 70 мм, частота вращения ротора составляет 20 мин-1. Для по­
лучения требуемой однородности бетонной смеси перемешивание
компонентов длится 45 с, а для приготовления растворной смеси
перемешивание продолжается 70 ...80 с. Мощность электродвигате­
ля привода ротора составляет 40 кВт. Масса бетоносмесителя 5 т.
Применяют также планетарно-роторные бетоносмесители перио­
дического действия с принудительным перемешиванием компонен­
тов смеси в кольцевом рабочем пространстве четырьмя лопастями,
вертикальные держатели которых попарно укреплены на попере­
чинах, совершающих вращательное движение и обеспечивающих
планетарное вращение лопастей и интенсивное перемешивание ма­
териала в корпусе бетоносмесителя.
Вибрационные бетоносмесители применяют для получения весь­
ма жестких бетонных смесей, обеспечивающих повышение конеч­
ной прочности бетона на 10... 15% и более быстрый набор прочно­
сти при твердении. В качестве вибросмесителей используют бара­
банные вибромельницы, из которых удаляют мелющие тела. При
вибрировании корпуса барабана колебания передаются частицам
материала, способствуя их перераспределению в смеси и более
плотной укладке.
Расчет производительности. Производительность смесительных
машин периодического действия зависит от фактического объема
одной порции замеса в литрах V3 и числа замесов в час. Объем
готового замеса зависит от объема барабана смесителя по загруз­
ке, т. е. от суммарного объема загруженных в барабан сухих мате­
риалов, и от того, насколько этот объем уменьшается при переме175
шивании вследствие заполнения мелкими частицами промежутков
между крупными. Степень уменьшения объема смеси характеризуется коэффициентом выхода kBy величину которого определяют как
отношение объема готового замеса бетонной или растворной смеси V3 к вместимости барабана или чаши смесителя по загрузке У$:
■0т
^ = І І І
3
|
|
(14.1)
зависит от гранулометрического состава
компонентов смеси;'Для бетонных смесей его принимают равным
0,65... 0,7, а для растворных смесей — 0,85... 0,95.
1
Объем готового замеса Va= k BVc. Число замесов в час опреде*
I
ляют по формуле
Я
п — 3600//ц,
(14.2)
j
где /ц время цикла, т. е. суммарное время, затрачиваемое на загрузку, перемешивание и выгрузку одной порции, с.
Продолжительность загрузки скиповым ковшом 15...20 с, а из
сборной воронки— 10... 15 с. Пластичную бетонную смесь перемешивают 60... 120 с, жесткую — до 240 с, растворную см есь—
120... 150 с. Применение пластифицирующих добавок снижает время перемешивания. Разгрузка из наклоняющегося барабана длится 10... 20 с‘, из ненаклоняющегося — 30... 50 с.
Производительность (м3/ч) смесительных машин периодического действия
I
1
1
I
а
1
1
Л = 1^&вя/1000,
I
I
Я
( 14ІЗ)
I
где Ve — вместимость смесительного барабана по загрузке, л; k B—
коэффициент выхода бетонной или растворной смеси; п — число замесов в час.
«
Практически производительность зависит от многих факторов
и колеблется в широких пределах, составляя 10... 15 м3/ч при вместимости смесительного барабана 500... 750 л и 40 м3/ч — при вместимости 3000 л. Производительность в смену определяют часовой
производительностью с учетом числа рабочих часов в смену и коэффициента использования машины во времени.
I
1
Щ
1
I
1
1
I
J
§ 14.3. Бетоносмесители непрерывного действия
Компоненты в непрерывно действующих смесителях перемешиваются одновременно с продвижением материала вдоль врашающегося барабана или неподвижного корытообразного корпуса от
загрузочного участка к разгрузочному. Непрерывность процесса
обеспечивает высокую производительность, постоянное качество
бетонной смеси, возможность дистанционного и автоматического
управления и регулирования. Бетоносмесители непрерывного действия подразделяют на гравитационные, у которых перемешивание
происходит во вращающемся барабане при свободном падении материала, и лопастные принудительного перемешивания.
I
I
Я
1
I
1
I
I
1
I
176
І
ІИ
І
Устройство и работа бетоносмесителей непрерывного действия
имеют свои особенности. Такие бетоносмесители обладают высо­
кой производительностью, достигающей 60, 120 и 150 м3/ч, и их ис­
пользуют в основном на крупных заводах товарного бетона.
Рис. 14.5. Бетоносмесители непрерывного действия:
а - г р а в и т а ц и о н н ы й , б - с принудительным перемешиванием
Б етон осм еси тель' С-314А гравитационного перемешивания пла­
стичных подвижных смесей с крупностью заполнителя до 150 мм
(рис. 14.5, а) состоит из рамы, барабана и привода. Барабан
177
двумя бандажами 2 опирается на ролики 10 и вращается электро­
двигателем 6 через редуктор 8, подвенцовую шестерню 9 и вендовое зубчатое колесо 3. Ролики 11 удерживают барабан от осевого
смещения. Привод и корпусы роликоопор смонтированы на сварной
раме 7. Сухие компоненты смеси непрерывно подаются внутрь б а ­
рабана по течке 5, а вода — по трубе 4. На некотором расстоянии
от конца трубы установлен отбойный конус, ударяясь о который,
струя воды разбивается на мелкие капли и равномерно увлажняет
материал., Внутри барабан футерован и снабжен лопастями 12,
которые, пересыпая материал встречными потоками, перемешива­
ют его и постепенно продвигают к разгрузочному концу барабана.
Диаметр барабана 1600 мм, длина 4000 мм, частота вращения
0,3 с - 1, мощность электродвигателя 40 кВт, производительность
120 м3/ч. Применяют этот бетоносмеситель на крупных стройках
и при возведении гидротехнических сооружений для обеспечения
их пластичной бетонной смесью.
Бетоносмеситель С-548 (рис. 14.5, б) лопастной двухвальный
принудительного перемешивания с приводом двух параллельных
валов через пару цилиндрических зубчатых колес 1. Валы 5 опи­
раются на выносные подшипники 2, проходят уплотнения в торцо­
вых стенках 3 корытообразного корпуса и перемешивают материал
лопастями 6. Конусы 4 защищают уплотнения от попадания в них
частиц смеси. К корпусу примыкает копильник 7 с затвором 8, а
все устройства и привод смонтированы на швеллерной раме 9. При­
вод (рис. 14.5, в) состоит из электродвигателя 1, клиноременной
передачи 2 и редуктора 3. Изнутри корпус футерован стальными
листами. Лопасти повернуты под углом к плоскости нормальной
оси вала, благодаря чему материал не только перемешивается, но
и продвигается от загрузочного отверстия в крышке корпуса к раз­
грузочному отверстию в его днище. Лопасти можно устанавливать
под различным углом. Чем ближе к 90° угол между плоскостью
лопасти и плоскостью, нормальной к оси вала, тем интенсивнее и
дольше перемешивается материал и, следовательно, ниже произво­
дительность, так как скорость продвижения материала вдоль кор­
пуса невелика. Наибольшая производительность достигается при
величине угла, примерно равной величине угла трения.
Наличие копильника позволяет использовать бетоносмеситель
непрерывного действия для получения бетонной смеси и выгрузки
ее заданными порциями в транспортирующие устройства периоди­
ческого действия, например в бункера бетонораздатчиков или в
автосамосвалы для доставки смеси к формовочным постам.
Управляют работой бетоносмесителя дистанционно с пульта
или автоматически по заданной программе. Затвор копильника от­
крывают цепной передачей, включая муфту одного из лопастных
валов, или посредством пневмоцилиндра. Каждый из двух валов
имеет 23 лопасти, частота вращения валов 1,2 с-1, мощность элек­
тродвигателя 7 кВт, производительность 15 м3/ч. Аналогичные по
178
устройству более крупные бетоносмесители имеют двигатели мощ­
ностью 20 и 40 кВт и обеспечивают производительность соответст­
венно 30 и 60 м3/ч.
§ 14.4. Растворосмесители периодического
и непрерывного действия
Растворосмесители периодического действия применяют для
приготовления цементных и известковых растворов принудитель­
ным механическим перемешиванием вяжущего, воды и песка в не­
подвижном барабане. Они бывают передвижными, обслуживающи­
ми строительные площадки, и стационарными, устанавливаемыми
на заводах товарного раствора и на заводах железобетонных дета­
лей и конструкций.
Вместимость бараба­
нов передвижных растворосмесителей по загрузке
80, 100, 150 и 325 л
(объем готового замеса
соответственно 65, 80, 125
и 250 л ).
Для загрузки сухих
компонентов смеси в барабан растворосмесители
вместимостью 150 и 325 л
5
4
3
2 1
имеют скиповые подъем­
ники. Вместимость барабанов стационарных ра- Рис. 14.6. Растворосмеситель периодического
действия С-209
створосмесителей по за­
грузке 750, 1000 и 1500 л
(объем готового замеса 600г800 и 1200 л).
Р а с т в о р о с м е с и т е л ь С-209 (рис. 14.6) состоит из стани­
ны, барабана, лопастного вала и привода. Станина 1 сварена из
швеллеров и служит опорой цилиндрическому барабану 9 и при­
воду вала 10. К торцовым стенкам барабана приварены кронштей­
ны 6, несущие подшипники 11. К валу прикреплены спиральные ло­
пасти 4, которые не только перемешивают материал, но и передви­
гают его в осевом направлении от стенок к средней части барабана,
где расположен люк. прикрытый крышкой затвора 5. Привод вала
состоит из электродвигателя 2, клиноременной передачи со шки­
вами 3, вала 8 . фрикционной муфты 12 и пары цилиндрических
зубчатых колес 7. Отдельные компоненты дозируют и загружают
сверху через решетку, прикрывающую барабан. Вал имеет квад­
ратные участки, облегчающие крепление лопастей. Вращение ло­
пастного вала обеспечивается приводом и составляет 0,33 с-1
Вместимость смесительного барабана по загрузке 1500 л, мощность
электродвигателя 20 кВт, производительность растворосмесителя
до 22 м3/ч.
179
Для приготовления растворных смесей применяют также быст­
роходные т у р б у л е н т н ы е с м е с и т е л и (рис. 14.7), которые
состоят из цилиндрического неподвижного барабана 7 с конусным
днищем и плоской крышкой. В крышку вмонтирована загрузочная
воронка 6, а над днищем по оси барабана установлен ротор, имеющии ступицу 1 и лопасти 2, свободные концы которых соединены
Рис. 14.7. Турбулентный растворосмеситель
кольцом 5. Ступица ротора надета на вертикальный вал 11 вра­
щаемый электродвигателем 9 через клиноременную передачу 10
с частотой до 8 ...9 с К При загрузке компоненты растворной смел » ™ а^аЮТ Н3 К0НУСНУЮ часть ступицы ротора, подхватываются
быстро вращающимися лопастями, по конусному днищу барабана
отжимаются по спирали вверх и, падая, снова попадают в ротор
интенсивно перемешиваясь. По окончании перемешивания крыш­
ку J донного люка открывают гидроцилиндром 4, имеющим авто­
номное питание от насосной станции 8, порция смеси выгружается
ротором
ПОД д
твием напоРа> создаваемого вращающимся
™ ^ аяЛГ ЧНуЮ конс1 РУкиию имеет турбулентный смеситель мар­
ки Lb-81, отличающиися от рассмотренного тем, что от вала рото180
S
ра через редуктор вращается крестовина, приводящая в движение
лопасти, зачищающие внутреннюю поверхность барабана и облег­
чающие выгрузку порции смеси по окончании перемешивания.
В турбулентных смесителях можно приготовлять и пластичные
бетонные смеси при крупности заполнителя менее 40 мм. Интенсив­
ное перемешивание позволяет быстро получить требуемую одно­
родность смеси, но работа турбулентных смесителей характеризует­
ся повышенным расходом энергии и ускоренным износом деталей
ротора и футеровки барабана.
Растворосмесители непрерывного действия предназначены для
приготовления строительных, цементных, известково-песчаных рас­
творов и беспесчаного керамзитобетона. Растворосмеситель пред­
ставляет собой одновальный лопастной смеситель, по конструкции
и принципу действия имеющий много общего с двухвальными бето­
носмесителями непрерывного действия. Перемешивание материа­
ла происходит в корытообразном корпусе с помощью вала с ук­
репленными на нем лопастями. Лопасти перемешивают материал
и продвигают его от загрузочного отверстия в крышке к разгрузоч­
ному отверстию в днище корпуса. Угол поворота лопастей можно
изменять, регулируя тем самым интенсивность и длительность пе­
ремешивания, а также производительность смесителя.
Ориентировочно п р о и з в о д и т е л ь н о с т ь (м3/ч) лопастных
прямоточных смесителей непрерывного действия можно определить
по формуле
/ 7 = 3 6 0 0 (я /4 )(D 2 — (P)bz sin ank3kBkp,
(14.4)
где D — диаметр окружности, описываемой концом лопасти, м;
d — то же, началом лопасти, м; 6 — длина дуги конца лопасти, м;
z — число лопастей, приходящихся на один шаг винта (для пря­
моточного двухвального смесителя подсчитывается на двух валах);
а — угол между плоскостью лопасти и плоскостью, нормальной к
оси вала смесителя ( а = 1 0 ...4 5 ° , обычно 12... 15°); п — частота
вращения вала смесителя, с-1; k3 — коэффициент заполнения
корпуса смесителя (k3= 0,55... 0,6); kB— коэффициент возврата
массы (feB==0,85... 0,9); kv — коэффициент, учитывающий неравно­
мерность подачи материалов в смеситель и их разрыхленность
(6Р= 0 , 5 ... 0,7).
Производительность (м3/ч) противоточных лопастных смесите­
лей
П = П У- П 2%
(14.5)
где П\, # 2 — производительность прямоточного и противоточного
лопастных валов, м3/ч.
Практически расчетную и паспортную производительность сме­
сительных машин уточняют контрольными замерами с учетом всех
действующих производственных факторов и вносят коррективы.
181
ГЛАВА 16
СМЕСИТЕЛИ Д Л Я СУХИХ МАТЕРИАЛОВ И Ж И Д К И Х МАСС
§ 15.1. Смесители для приготовления и перемешивания
жидких масс
Барабанные и лопастные одно- и двухвальные смесители при­
меняют для перемешивания не только увлажненных вязких и пла­
стичных смесей, но и для перемешивания сухих порошкообразных
и сыпучих материалов. Принцип действия и конструктивные осо­
бенности их аналогичны, но при сухом смешивании расходуется
значительно меньше энергии, процесс идет интенсивнее и быстрее,
а достигнутая однородность смеси может сохраняться длительное
время.
Иначе устроены и работают смесители для приготовления и пе­
ремешивания жидких масс. Смесители подразделяют на пропел­
лерные, лопастные с вертикальными и горизонтальными лопастями,
с простым и сложным движением лопастей, с механическим перемешиванием и использованием сжатого воздуха.
Пропеллерные смесители широко применяют для перемешива­
ния различных материалов с водой и поддержания достигнутой
однородности полученных жидких масс. Смесители просты по кон­
струкции и эффективны в работе.
Пропеллерный смеситель (рис. 15.1, а) состоит из вала 2 с за ­
крепленным на его конце винтом 1 и привода, состоящего из элек­
тродвигателя 4 и редуктора 3. Привод монтируют на поперечных
балках опорной рамы, которую устанавливают на края резерву­
ара 5 Резервуар чаще всего представляет собой бетонную чашу,
заглубленную до уровня пола и имеющую в плане шести- или
восьмиугольную форму, для того чтобы масса не вращалась вме­
сте с винтом (круглые снабжают отбойными вертикальными ло­
пастями). Масса в резервуар заливается по трубопроводу. При
вращении вала винт направляет ее вниз и в сторону, обеспечивая
интенсивное перемешивание. Разгружается масса по трубопрово­
ду насосом. При необходимости предохранить массу от загрязне­
ния железистыми примесями винт изготовляют из латуни или
алюминия, а вал покрывают резиной. Диаметр винта принимают
равным от 200 до 1000 мм (в три-четыре раза меньше диаметра
резервуара).
\
v
к
Лопастные смесители применяют не только для перемешивания
но и для распускания глинистых материалов в воде и получения
жидких масс — шлама, шликера; смесители могут иметь горизон­
тальные и вертикальные лопасти, с простым и сложным движени­
ем, жестко закрепленные и подвешенные на цепях.
Лопастной смеситель для распускания глины и перемешивания
полученной суспензии (рис. 15.1, б) представляет собой восьми­
угольный железобетонный бассейн 2, в центре которого установле182
Рис. 15.1. Смесители для жидких масс
а — пропеллерный, б — лопастной
на колонна 1 с неподвижной вертикальной осью 4. На ось надета
крестовина 3, к которой на цепях 8 подвешены стальные бороны 9,
разбивающие комья .материала и перемешивающие массу. Кресто­
вина вращается от привода, состоящего из электродвигателя 7, ре­
дуктора 6, приводного вала и конической зубчатой пары 5. Полу­
ченная жидкая масса сливается через канал в нижней части б а с­
сейна. Входное, отверстие канала имеет решетку, задерживаю щ ую
крупные включения, 6т которых смеситель периодически очищают.
Д ля перемешивания шлама и предотвращения его расслаивания
применяют смесители с комбинированным воздействием на массу
механического перемешивания горизонтальными лопастями, вра­
щающимися с вертикальным валом, и перемешивания с помощью
сжатого воздуха, равномерно выходящего через мелкие отверстия
в горизонтальной трубе, укрепленной на конце полого вала и вра­
щающейся над днищем резервуара. Д л я обработки большого объ ­
ема массы бассейн выполняют в виде круглого резервуара со см е­
сителями на радиальной опоре или в виде длинного прямоугольни­
ка, вдоль которого перемещается тележка, подобная мостовому
крану, с установленными на ней смесителями.
В шлам-бассейнах (металлических или железобетонных резер­
вуарах диаметром 7. . . 8 м, высотой до 14 м) жидкие массы переме­
шивают силой сжатого воздуха, который под давлением 0,2...
0,4 МПа подается по осевой трубе к сужению конического днища.
Выбор и эксплуатация смесительных и дозирующих машин. И з­
менение ассортимента или требований к выпускаемым бетонным и
железобетонным изделиям, совершенствование технологии дейст­
вующего производства или необходимость освоения выпуска ново­
го изделия, а также экономические и социальные нужды произ­
водства часто выдвигают задачу выбора нового оборудования или
модернизации действующего.
Правильный выбор смесителей и дозаторов предполагает полу­
чение бетонной смеси с заданными характеристиками, в необходи­
мых количествах с возможно меньшими капитальными и эксплуа­
тационными затратами и их быстрой окупаемостью. Таким обр а­
зом, при соблюдении качественных и количественных показателей
на выбор окончательного варианта решающее влияние оказывает
экономическая целесообразность технического решения и его вы­
полнимость. При разработке проектов на уровне специализирован­
ных проектных организаций многочисленные варианты с множест­
вом факторов просчитываются й анализируются на электронных
вычислительных машинах, которые и помогают найти оптималь­
ный вариант. В условиях решения частных производственных з а ­
дач ограничиваются 'учетом лишь некоторых, наиболее существен­
ных данных.
Машины в технологической линии связаны м еж ду собой так,
что их выбор начинают с последних, считая по ходу процесса про­
изводства. В линии машин, обеспечивающих получение бетонной
смеси, главными являются бетоносмесители, которые определяют
184
тип и число дозаторов, а также вспомогательного оборудования;
бетоносмеситель выбирают с учетом требований к бетонной смеси.
Если по условиям производства для формования бетонного или
железобетонного изделия требуется подвижная бетонная смесь с
высокой степенью удобоукладываемости, то наиболее целесообра­
зен гравитационный бетоносмеситель периодического действия с
наклоняющимся барабаном соответствующей производительности.
Как правило, агрегат большой единичной мощности экономичнее
двух меньших такой же суммарной производительности, однако на
заводах сборного железобетона, выбирая бетоносмеситель, учиты­
вают потребность каждой технологической линии как по характе­
ристике бетона, так и по объему замеса, который во многих случа­
ях должен точно соответствовать объему отформованного изделия
с учетом уплотнения смеси. Следует учитывать также длитель­
ность циклов бетоносмесителя и обслуживаемого им формовочного
поста и стремится к их кратности для более полного использования
производительности машин. Если требуется большое количество
смеси постоянного состава, рационально использовать наиболее
производительные бетоносмесители, в том числе и непрерывного
действия. Уменьшение водоцементного отношения в рецепте бе­
тонной смеси улучшает свойства бетона, но снижает подвижность
смеси и удлиняет время перемешивания компонентов и формования
изделия, что следует учитывать при выборе гравитационных бето­
носмесителей.
В массовом производстве железобетонных изделий стремятся
наиболее широко применять жесткие бетонные смеси, которые
обеспечивают более высокую по сравнению с пластичными проч­
ность бетона, ускоренный набор прочности, экономию цемента и
немедленную распалубку изделий после формования. Гравитаци­
онные бетоносмесители непригодны для изготовления таких смесей,
так как малоподвижная вязкая масса налипает на лопасти и кор­
пус барабана вращается вместе с ним и перемешивание прекра­
щается. Жесткие бетонные смеси получают в бетоносмесителях
принудительного перемешивания различных конструкций и про­
изводительности. На заводах сборного железобетона, как правило,
применяют бетоносмесители периодического действия, которые
легко приспособить к меняющимся условиям производства. Однако
и смесители непрерывного действия могут применяться успешно,
так как, имея копильник и автоматизированное управление дозато­
рами, они могут работать и в непрерывном, и в цикличном режиме
и легко переналаживаться на выпуск различных классов бетона и
различное количество бетонной смеси в порции.
Дозаторы, как правило, выбирают по бетоносмесителю, кото­
рый они должны обслуживать. Это относится и к их принципу
действия (цикличного и непрерывного), и к производительности.
Обычно один комплект дозаторов обслуживает два бетоносмесите­
ля периодического действия или один непрерывного действия, но
выбор может определить способ дозирования (объемный или ве-
совой) и состав комплекта. В этом случае, так же как и при вы­
боре бетоносмесителей, исходят из экономической целесообраз­
ности.
°
Если по условиям производства требуется сравнительно не­
большое количество бетонной смеси и точность дозирования допус­
кает отклонения до ± 5 % , то могут быть использованы более про­
стые и дешевые объемные дозаторы. Их применяют на временных
полигонах для Дозирования воды и заполнителей.
Жесткие требования к точности дозирования, предусмотренные
ГОСТом, обеспечивают лишь весовые дозаторы, которые и сле­
дует применять на заводах сборного железобетона. Комплект ве­
совых дозаторов зависит не только от дозируемых компонентов, но
и от количества фракций и марок каждого из них. При цикличном
дозировании заполнителей нескольких фракций целесообразно
включать в комплект двух- и многофракционные весовые дозаторы.
При выборе следует также учитывать, что подача материала лен­
точным питателем в весовой бункер дозатора периодического дей­
ствия обеспечивает более высокую точность дозирования по срав­
нению с подачей секторным затвором, а при непрерывном весовом
дозировании двухагрегатные дозаторы точнее и производительнее
одноагрегатных. Автоматизацию дозирования материалов осущест­
вляют на базе указателей УЦК-400-ЗВ6 с дистанционными голов­
ками или без них.
Вспомогательное оборудование (подъемно-транспортное, бун­
керное, аспирационное, контрольно-измерительное и управля­
ющее) должно обеспечить эффективную работу основных машин,
безопасные и комфортные условия труда обслуживающего персо­
нала.
Новое оборудование выбирают по справочникам [17,18] и ка­
талогам [13]. Однако хорошие производственные результаты часто
получают не заменой действующего оборудования, а его модерни­
зацией. Исследования показали, а опыт многих заводов подтвердил
высокую эффективность использования предварительно разогре­
тых бетонных смесей. По некоторым данным, форсированный пред­
варительный разогрев бетонной смеси (в течение 1 ... 2 мин) по­
зволяет сокращать время тепловой обработки железобетонных из­
делий на 3... 5 ч, уменьшать расход энергии на тепловую обработ­
ку и снижать затраты на производство 1 м3 изделий на 1,5... 2 руб.
Предварительный разогрев бетонной смеси осуществляют в
электроизолированных специальных бункерах или бункерах бето­
ноукладчиков электродами, погруженными в смесь, или острым
паром. На заводах железобетонных изделий широко распростране­
ны предварительный разогрев бетонной смеси в процессе ее приго­
товления подачей пара в барабан гравитационного бетоносме­
сителя или в рабочее пространство чаши бетоносмесителя при­
нудительного перемешивания как над бетонной смесью, так и
непосредственно в бетонную смесь. Сопла, подающие пар, устанав­
ливают на чаше или за плоскостью перемешивающих лопастей.
186
Рис. 15.2. Бетоносмесители, оборудованные неподвижной системой подачи
пара:
а
через крышку, б — через кольцевую щель, в — через сопла, соединенные с коль­
цевым коллектором
Пар, конденсируясь, не только нагревает смесь, но и равномерно
увлаж няет ее, что следует учитывать при расчете параметров пара,
температуры нагрева и предварительной влажности смеси. При р а­
зогреве до 60... 70°С остывание бетонной смеси в процессе транс­
портирования и формования не должно превышать 10... 15СС.
Реконструкция бетоносмесителя на заводе своими силами по­
зволяет быстро и с наименьшими затратами применить в производ­
стве железобетонных изделий прогрессивную технологию и полу­
чить значительный экономический эффект. На заводах имеется опыт
успешной модернизации для пароразогрева смеси как гравитацион
ных бетоносмесителей, так и бетоносмесителей принудительного
перемешивания периодического действия.
Наиболее простое решение с точки зрения подвода пара — на­
правленная его подача через крышку бетоносмесителя (рис. 15.2, а).
П ар из коллектора 1 по нескольким трубкам 2 через сопла 3 по­
дается в пространство над бетонной смесью и, конденсируясь, на­
гревает и увлаж няет ее в процессе перемешивания в неподвижной
чаше 4 вращающимися лопастями 5. Ч аш а 'должна быть загерме­
тизирована и покрыта теплоизоляционнным материалом. Загрузоч­
ное устройство 6 при подаче в чашу компонентов смесц не должно
нарушать герметичности смесительного пространства. Теплоизоля­
ция крышки чг^ши не допускается во избежание перегрева распо­
ложенных на ней электродвигателя и редуктора привода ротора
смесителя.
'•
^
Подача пара на свободную поверхность бетонной смеси за вре­
мя перемешивания порции позволяет нагреть ее до 50... 60°С, что
не всегда отвечает требованиям технологического процесса. П ри­
веденная схема подачи пара позволяет повысить температуру на­
грева смеси до 90... 95°С при увеличении абсолютного давления
пара в магистрали до 0,3 М Па, при котором струи пара, вырываясь
из сопл с большой скоростью, проникают внутрь перемешиваемой
массы и ускоряют процесс нагрева. Однако при этом усложняется
очистка смесителя, так как частицы бетонной смеси струями пара
разбрасываются во все стороны и попадают на такие части чаши,
которые не зачищаются скребками [6 ]. Д л я более эффективного па­
роразогрева бетонной смеси необходима возможно большая по­
верхность контакта пара с частицами компонентов бетонной смеси,
что достигается при подводе пара непосредственно в массу по все­
му объему смеси через систему патрубков, сопл или отверстий.
В смесителях периодического действия принудительного пере­
мешивания с неподвижной чашей 1 (рис. 15.2,6), снабженной гер­
метизированным загрузочным устройством 2, пар при верхнем рас­
положении привода можно подавать через щелевидное кольцевое
сопло 3 внутреннего цилиндра чаши, в которое пар поступает по
трубопроводу 4. Прекращение подачи пара ведет к автоматическо­
му перекрытию кольцевого сопла пружинным устройством 5. Хоро­
шие результаты дает система пароподачи в бетонную смесь через
сопла 1 (рис. 15.2, в), установленные по кругу на наружном ци188
линдре корпуса смесительной чаши и соединенные с кольцевым
коллектором 2, защищенным кожухом 3. Разогрев порции бетонной
смеси
90...95° С| при ее приготовлении обеспечивается за 60...
90 с при практически полной кон­
денсации пара, подаваемого в сме­
ситель при абсолютном давлении
0,3.1.0,4 МПа.
Более сложная система подачи
пара у смесителей, в которых пар
поступает в бетонную смесь из
сопл, расположенных непосредст­
венно за перемешивающими массу
лопастями. При нижнем размеще­
нии привода ротора бетоносмесите­
ля (рис. 15.3, а) система подачи
5)
пара располагается над смесителем.
Она состоит из подводящего трубо­
провода 1 пара низкого давления,
паровой задвижки 2, парораспреде­
лителя 3, подводящих патрубков 4
и сопл 5. При верхнем расположе­
нии привода ротора (рис. 15.3, б)
система подачи пара располагается
под смесителем. Сопла 1 закрепле­
ны на тыльных сторонах лопастей
2, несущие кронштейны которых
служат опорой для пароподводящих
трубопроводов 3. Вместе с ротором
4 вращается парораспределитель­
ная коробка 5, примыкающая уп­
лотнением 6 к неподвижному паро­
проводу 7. Достоинство такой схе­
м ы — эффективное
использование
пара низкого давления, равномер­
ный и быстрый нагрев массы по
всему ее объему, а недостаток —
сложность конструкции, требующей
высокой точности изготовления и
монтажа устройств, соединяющих
подвижные и неподвижные части
Рис. 15.3. Бетоносмесители с пода­
пароподводящей системы.
чей пара к лопастям:
При модернизации используе­
а — верхней, б — нижней
мых на заводах бетоносмесителей
периодического действия принудительного перемешивания для по*
лучения в них пароразогретых бетонных смесей следует учитывать
ряд особенностей. Нагрев редуктора и электродвигателя может
привести к ускоренному износу прокладок, уплотнений, нарушению
Г “
Ш
189
режима смазки трущихся поверхностей. Герметизация корпуса
не должна привести к росту внутреннего давления, а не успевшая
конденсироваться часть пара должна выходить через предусмот­
ренный для этой цели патрубок. Сопла должны иметь резиновые
диафрагмы или другие устройства, предохраняющие их от засоре­
ния компонентами бетонной смеси при прекращении подачи пара.
Система паропрдачи должна быть оснащена средствами контроля
регулирования и управления.
Эксплуатацйя оборудования бетоносмесительных цехов и уча­
стков помимо выполнения общих требований (ежесменное и перио­
дическое техническое обслуживание, планово-предупредительный
ремонт) предусматривает меры, учитывающие его специфические
особенности. Так как весовые дозаторы представляют собой точные
приборы, работающие в тяжелых производственных условиях, не­
обходимо ежедневно проводить предусмотренные инструкцией про­
филактические осмотры с регулировкой и поверкой точности. Еже­
квартально работу весовых механизмов выверяют комплектом об­
разцовых гирь, а работу весовых дозаторов непрерывного действия
проверяют взвешиванием контрольной пробы.
Точность и надежность работы весовых дозаторов зависят от
исправности электрических и пневматических сетей, обслуживаю­
щих весовой прибор, элементов автоматического управления меха­
низмами и затворами загрузочных воронок и весового бункера, по­
этому перед пуском дозатора эти системы должны быть тщательно
проверены и отрегулированы.
Особенность эксплуатации бетоносмесителей (в основном при­
нудительного перемешивания) связана с ускоренным абразивным
износом рабочих деталей (лопастей, скребков, держателей, футе­
ровки корпуса). Чрезмерный износ может стать причиной защем­
ления лопастями кусков заполнителя, а также снижения качества
перемешивания. Требуют контроля и регулирования предохрани­
тельные устройства лопастей и скребков, пневмоприводы разгрузоч­
ных устройств, контрольные и измерительные приборы.
Неправильная эксплуатация бетоносмесителей может вызвать
налипание на рабочие поверхности частиц бетонной смеси, их твер­
дение и дальнейшее наращивание, что приведет к сокращению по­
лезного объема барабана, к потере лопастями оптимальной формы,
перегрузке двигателя привода и, как следствие,— к снижению про­
изводительности машины и даже к ее поломке. Поэтому правила
эксплуатации бетоносмесителейчтребуют регулярного контроля за
состоянием очистных механизмов и защитных устройств, а через
каждые два часа работы и в конце смены — тщательного контроля
и промывки рабочего пространства водой. Барабаны гравитацион­
ных бетоносмесителей промывают водой со щебнем. В конце смены
отключают электродвигатель от сети и промывают барабан бето­
носмесителя полностью.
Значительным резервом повышения эффективности работы бе­
тоносмесительных цехов и участков является дополнительная обра­
190
.
■
' -' ' - I
ботка цемента для его активизации. Активизацию цемента обеспе­
чивают увеличением его удельной поверхности, а также вибраци­
онным, акустическим или электрическим воздействием на
цементно-песчаный раствор. Повышение удельной поверхности с
2800... 3000 см 2/г, характерной для товарного цемента, до 4000...
4500 см2/г значительно улучшает качество вяжущего и увеличивает
конечную прочность бетона, ускоряет возрастание прочности, осо­
бенно в начальный период его твердения, что может обеспечить
существенную экономию цемента и тепловой энергии, расходуемых
при производстве бетонных и железобетонных изделий [20 ].
Удельную поверхность цемента повышают домолом его в мель­
ницах периодического и непрерывного действия, сухого и мокрого
помола. Мокрый способ домола цемента эффективнее сухого по
затратам времени и электроэнергии, а также благодаря более
равномерному распределению воды в цементном тесте, но осущест­
влять его нельзя заблаговременно, требуется весьма точное дози­
рование воды и довольно высокое водоцементное отношение. При­
менение сухого домола позволяет ограничиться размещением в
надбункерном отделении промежуточного бункера с питателем и
мельницы, сохранив без изменения схему расстановки оборудова­
ния бетоносмесительного участка и технологический процесс при­
готовления бетонных смесей различных составов. Д ля домола це­
мента могут быть использованы инерционные барабанные мель­
ницы.
Наибольший эффект достигается при совместном помоле цемен­
та и части песка в соотношении 1 : 1 по массе.
Техника безопасности. При эксплуатации подъемно-транспорт­
ного, дозирующего и смесительного оборудования бетоносмеситель­
ных цехов помимо общих требований по технике безопасности, та­
ких, как ограждение вращающихся частей машин, заземление
оборудования, имеющего электроприводы, надежность присоедине­
ния элементов сетей сжатого воздуха и т. п., необходимо соблю­
дать особые требования, связанные, например, с повышенной опас­
ностью при использовании электрического разогрева бетонной
смеси или с паровыделением при использовании в качестве тепло­
носителя перегретого пара.
Дозирование и перемешивание компонентов бетонной смеси со­
пряжено с опасностью чрезмерного пыления и нарушения санитар­
но-гигиенических норм производственных помещений, что предпо­
лагает необходимость регулярного контроля герметичности трак­
тов движения материалов и обеспечения работы пылящих машин
и устройств под разрежением, исправности и эффективной работы
пылеосадительных устройств и фильтров. Бункера должны быть
оборудованы сводообрушителями.
Г Л А В А 16
I
ОБОРУДОВАНИЕ
ЗАВОДОВ СИЛИКАТНЫХ И З ДI Е Л И Й
§ 16.1. Оборудование для приготовления силикатной массы
Силикатный кирпич, блоки и другие изделия изготовляют из
формовочной мдссы, представляющей собой смесь песка (92... 9 3 %)
и извести (7 ... 8 % ), Технологические схемы производства отлича­
ются оборудованием, которое используют для гашения извести и
перемешивания ее с песком при подготовке массы, и формовочным
Рис. 16.1. Схемы расположения оборудования заводов силикатных изделий при
силосном (я) и барабанном (б) способах подготовки массы
оборудованием. Применяют три способа подготовки массы — силос­
ный, барабанный и дезинтеграторный. При силосном способе гаше­
ние извести происходит в неподвижных емкостях — силосах, при
барабанном способе — во вращающемся гасильном барабане, при
дезинтеграторном песок и известь-пушонка обрабатываются в дез­
интеграторах. Чаще применяют силосный способ подготовки массы.
Комплект оборудования завода силикатных изделий при силос­
ном способе подготовки массы (рис. 16.1, а) включает приемные и
расходные бункера, транспортирующее, просеивающее, дозирующее,
192
\
І Н
І
смесительное и специальное оборудование. 90% песка из бункера 1
подают ленточным питателем и элеватором в барабанный грохот,
известь из бункера 2 и 10 % песка из бункера 3 (после просеивания
на грохоте 4) накапливают в расходных бункерах и тарельчатыми
питателями направляют в шаровую мельницу 5. Измельченную
смесь песка и извести пневмонасосом транспортируют по трубопро­
воду 6. Из расходных бункеров песок, воду и продукт помола весо­
выми дозаторами подают в двухвальный лопастной смеситель 7 , от­
куда смесь элеватором 8 и ленточным конвейером подают в силосы
9, в которых 3... 6 ч идет процесс гашения извести. Смесь подают
в бункер 10, дозатором 11 добавляют необходимое количество во­
ды, снова перемешивают в двухвальном смесителе и подают в бун­
кер массоукладчика 12 формовочной линии, оснащенной пустотообразователями 13, виброплощадкой 14 и формоукладчиком 15.
Формы с изделиями краном 16 ставят на вагонетки 17 и толкате­
лем перемещают в автоклав 18 для пропаривания.
При производстве силикатных изделий по барабанному способу
(рис. 16.1,6) известь, предварительно измельченную в шаровой
мельнице 5, подают в бункер 6, а из него дозируют в гасильный ба­
рабан 4, куда из бункера 3 поступает предварительно просеянный
на грохоте 2 песок, доставляемый вагонеткой 1. После обработки
в гасильном барабане смесь через бункер запаса 7 направляют в
смеситель 8 или в смесительные бегуны для дополнительного ув­
лажнения и перемешивания. Отформованные на прессе 9 изделия
укладывают на вагонетки 10 и направляют в автоклавы для тепло­
влажностной обработки. После завершения процесса твердения из­
делия извлекают из автоклавов и грузят на транспортные средства
для отправки потребителю.
Специальным оборудованием в производстве силикатных изде­
лий являются гасильные барабаны, прессы, автоматы-укладчики
кирпича и автоклавы.
Гасильный барабан 4 (рис. 16.1,6) служит для гашения извести
и перемешивания ее с песком. Он состоит из сварного барабана,
имеющего цилиндрическую часть с люком, противовес, и две
конические части, закрытые овальными днищами. К днищам бол­
тами прикреплены бандажи, которыми барабан опирается на че­
тыре катка. Один из бандажей имеет двойные реборды для проти­
водействия осевым усилиям и внутренний зубчатый венец для пе­
редачи вращения барабану от привода. Вращение барабану
передается от двигателя через фрикционную муфту, редук­
тор и ведущую цилиндрическую шестерню. В схему привода
включен двухколодочный тормоз. По оси барабана через уплот­
нение в его днище проходит двойная труба. По наружной трубе
в барабан подают пар, а по внутренней — воду. Выпуск пара из
барабана производят также по наружной трубе при переключении
соответствующих задвижек. На пароподводящей магистрали уста­
навливают манометр и предохранительный клапан. На крышке лю­
7—1386
193
ка имеется также предохранительный кран для проверки давле­
ния перед открытием люка.
.
4
Наибольший внутренний диаметр барабана 2500 мм, вмести­
мость 14,5 м3, коэффициент заполнения 0,55, вместимость барабана
по загрузке 8 м3. Рабочее давление пара 0,3... 0,4 МПа. Частота
вращения барабана 3,5 мин-1,
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь (м 3/ч) гасильного барабана
■
ъ
n = 3600VkJta,
(16.1)
где V — геометрическая вместимость барабана, м3; k3 — коэффици­
ент заполнения барабана (&3=0,55); /ц — продолжительность одно­
го цикла, складывающаяся из времени загрузки, обработки и вы­
грузки порции массы, с.
М о щ н о с т ь (Вт) электродвигателя привода
N — Mw/n,
(16.2)
где М — суммарный момент, препятствующий вращению барабана,
Н- м; <о — угловая скорость барабана, рад/с; tj — КПД привода.
М = М 1-J- М 2-j- М з -}- А/4,
(16.3)
где М 1— статический момент трения бандажей барабана о ролики,
Н- м; М2 — статический момент трения скольжения цапф валов ро­
ликов в подшипниках,. Н-м; Af3 — статический момент трения
скольжения обрабатываемой массы о внутреннюю поверхность
барабана, Н- м; Af< — статический момент, возникающий от смеще­
ния центра тяжести массы во вращающемся барабане от осевой
вертикальной плоскости, Н- м;
M x= ( R x+ r ) - l ± - -P6± G“ ku
г
cos 9
(16.4)
где R\ — радиус бандажа, м; г — радиус ролика, м;
— коэффи­
циент трения качения, м; Об — вес барабана, Н; GM— вес материа­
ла, находящегося в барабане, Н; <р— угол между вертикальной
плоскостью, проходящей через ось барабана, и плоскостью, прохо­
дящей через оси барабана и ролика (<р= 30°); k\ — коэффициент,
учитывающий трение реборд бандажа о ролики;
М 2= / 2
г
cos <р
,
(16.5)
где /2 — коэффициент трения скоЛьжения оси ролика по вкладышу;
Т\ — радиус цаПфы оси ролика, м; остальные величины — по фор­
муле (16.4);
M Z= G J * R ,
(16.6)
где Һ — коэффициент трения массы о поверхность барабана (/3=
= 0,25); R — средний радиус барабана, м;
M4= O J ,
(16.7)
где b — отклонение центра тяжести обрабатываемой массы от вер­
тикальной плоскости, проходящей через ось барабана ( 6 =0,32/?), м.
§ 16.2. Оборудование для формования и термообработки
силикатных изделий
Кривошипно-рычажный револьверный пресс СМ-816 (рис. 16.2)
применяют для прессования кирпича-сырца из песчано-известковых
масс. Прессование ведется в формах, расположенных на столе, со­
вершающем револьверное движение (повороты на долю длины
окружности чередуются с остановками). Сжатие массы, засыпан­
ной в формы, происходит во время остановки стола при движении
нижнего штампа снизу вверх внутри формы; сверху форма пере­
крыта неподвижной плитой. После сжатия массы давление снима­
ется, стол поворачивается, отформованные изделия выталкиваются
из формы на уровень стола, снимаются с него и укладываются на
вагонетку.
Пресс обеспечивает одностороннее, одноступенчатое прессование
и имеет' трехпозиционный цикл: заполнение форм массой, прессо­
вание, выталкивание. В станине пресса установлена центральная
колонна 14, на которую надет стол 12, представляющий собой
сплошную отливку с шестнадцатью формами 13. Внутри форм име­
ются штемпели, которые посредством механизмов загрузки, прес­
сования и выталкивания обеспечивают полный цикл прессования
кирпича-сырца в каждой форме за один оборот стола.
Механизм прессования состоит из системы рычагов и привода.
От электродвигателя 4 через редуктор /, вал 2, фрикционную муф­
ту 5 и пару цилиндрических зубчатых колес 3 и 8 получает враще­
ние коленчатый вал 9. Шейка вала проходит через головку шату­
на 11, который посредством прессующего рычага 26 и серьги 25
преобразует вращательное движение вала в возвратно-поступатель­
ное движение поршня 24. Поршень во время остановки стола, дви­
гаясь вверх по направляющим станины, поднимает штемпели в
двух пресс-формах и спрессовывает массу между верхними поверх­
ностями штемпелей и плитой 23, прикрепленной к верхней балке 21
станины 20.
Из двух форм отпрессованный кирпич-сырец выталкивается на
уровень стола кулачково-рычажным выталкивающим механизмом,
состоящим из выталкивающего поршня, серьги, двуплечего рычага
и кулака 10, который закреплен на конце коленчатого вала и при
его вращении нажимает на ролик двуплечего рычага. Принцип
прессующего и выталкивающего механизмов одинаков, но детали
выталкивающего механизма проще и менее массивны, так как
усилие выталкивания в несколько раз меньше усилия прессования.
Стол поворачивается против часовой стрелки механизмом, который
состоит из эксцентрично расположенного на зубчатом колесе 5
пальца 6 и шатуна 7, соединенного шарнирно с храповым кольцом,
расположенным по периметру стола 12. Кольцо при вращении по
7*
195
Рис. 16.2. Кинематическая схема и осевой разрез пресса СМ-816 для формова­
ния силикатного кирпича
часовой стрелке свободно поворачивается относительно стола, а при
вращении против часовой стрелки установленная в приливе кольца
щеколда упирается в один из восьми секторов, образующих храпо*
вик, и поворачивает стол на '/в оборота. При повороте стола и его
остановках штемпели поддерживают вытолкнутый кирпич-сырец на
уровне стола благодаря тому, что ролики нижней части штемпелей
катятся по направляющему рельсу, укрепленному на кронштейнах
станины.
Вращающейся щеткой /5 штемпели (после снятия с них кирпи­
чей) очищают от приставших к их поверхности частиц массы, а при
следующем повороте стола штемпели опускаются, так как ролики
скатываются на рельсы регулятора наполнения форм. На этой по­
зиции уровень рельсов можно изменять рычажно-винтовым устрой­
ством, благодаря чему изменяется положение верхних поверхностей
штемпелей в формах, а следовательно, и количество загру­
жаемой в формы массы, что ведет к изменению удельного давле­
ния на массу в момент прессования. Загрузка форм массой осу­
ществляется загрузочным приспособлением 16, смесителем 27, ло­
пасти которого закреплены на валу 22 и получают вращение от
индивидуального электродвигателя 19 через редуктор 18 и кони­
ческую передачу 17.
Мощность электродвигателей пресса 20 и 10 кВт. Наибольшее
удельное давление прессования 20 МПа, что при одновременном
прессовании двух кирпичей требует получения суммарного давле­
ния на прессующем поршне в 1200 кН. Производительность пресса
СМ-816 составляет 3070 шт. кирпича-сырца в час. Она зависит от
числа форм в столе и частоты его вращения.
Автомат-укладчик силикатного кирпича механизирует наиболее
трудоемкие и тяжелые операции при производстве этого стенового
материала: снятие кирпича-сырца со стола пресса и укладку его
на запарочную вагонетку. При ручной работе на этих операциях
у пресса заняты три съемщика кирпича, каждый из которых за
смену снимает с пресса и укладывает на запарочную вагонетку
7... 8 тыс. шт. кирпича-сырца.
Автомат-укладчик (рис. 16.3) устанавливают рядом с силикат­
ным прессом СМ-816, с которым он работает синхронно. Автомат
состоит из съемника-кантователя с захватами, механизма подачи
с наборным транспортером-накопителем и тележки переноса с пя­
тью плоскими пневмозахватами. На кинематической схеме пока­
заны: синхронизирующая передача к механизмам укладчика от
коленчатого вала силикатного пресса с цилиндрическими зубчаты­
ми колесами 1 и коническими 2, поворотные пневмозахваты 3 для
съема четырех кирпичей, кантователь 4 с копиром 5 и автоматиче­
ским переключателем 6, укладывающий по четыре кирпича на лен­
ты транспортера-накопителя 7.
В процессе набора очередного слоя из заданного числа рядов
кирпичей на транспортере-накопителе рама 14 с пятью продоль­
ными пневмозахватами 15, оставив на запарочной тележке слой
197
кирпичей, поднимается электродвигателем 10 через редуктор и
11
и штанги 13 и с тележкой переноса 12 передвигается цилиндром 8
в положение над транспортером-накопителем. Пневмозахваты
после завершения комплектования на транспортере очередного
слоя кирпичей опускаются в промежутки между рядами кирпичей
и по наружным поверхностям внешних рядов кирпичей и при по­
даче в систему сжатого воздуха прочно захватывают все кирпичи
Рис. 16.3. Схема автомата-укладчика силикатного кирпича
слоя, снимают их с транспортера-накопителя и переносят на з а ­
парочную вагонетку.
Штабель, уложенный на вагонетку, состоит из четырех парал­
лельно расположенных пирамид, в каждой из которых два нижних
ряда вмещают по 27 кирпичей, третий и четвертый ряды — по 26
пятый и шестой — по 25, седьмой — 24, восьмой — 22, девятый — 19
и десятый — 11, а весь штабель — 928 кирпичей обычных и 704 мо­
дульных толщиной 88 мм.
Механизмы программирования 9 и 16 обеспечивают автоматиескую работу тележки переноса и транспортера-накопителя не­
обходимую для комплектования штабеля кирпичей на вагонетке и
“
Г Г п пТ0ЛКаТеЛем 17 из автомата-укладчика по оконча­
нии процесса. Производительность автоматов-укладчиков техниче­
ски превышает производительность обслуживаемых ими прессов
и составляет 3400 шт/ч, а практически отбирает и укладывает лишь
столько, сколько отформует и выдаст пресс. В сети автомата дав­
ление сжатого воздуха 0,35 МПа, а в пневмошинах — 0,035 МПа
Крупноразмерные панели из силикатных масс изготовляют на
основе силового внбропроката. В комплект оборудования входя?
198
виброформовочная машина (рис. 16.4), четыре передвижные виб­
роплощадки, передаточные тележки, формы, автоклавы и опера­
ционный рольганг с устройствами для распалубки, чистки и смазки
форм. Оборудование установлено на трех параллельных линиях.
Подготовленную на рольганге форму с уложенной арматурой
устанавливают посредством мостового крана на передвижную виб­
роплощадку и толкателем передаточной тележки направляют на
путь формующей мащины, все три секции которой смонтированы на
общей раМе 12. Каретка толкателя машины, перемещаясь между
швеллерами 8, продвигает виброплощадку с формой под бунке­
ром 2, снабженным направляющими раздвижными бортами 3 и
ленточным питателем 1. Заполненная силикатной массой форма
продвигается под устройством для предварительного уплотнения.
Устройство состоит из рамы 4 и наклонного конвейера 5, через
ленту которого смесь уплотняется тремя вибрирующими валками
11 при одновременном воздействии работающей виброплощадки.
Окончательное уплотнение смеси происходит в прессовой части
машины, которая состоит из станины 9 и четырех вибровалков 6,
чередующихся с виброрейками 7. Вибровалки совершают круго­
вые колебания от встроенных инерционных вибраторов, а вибро­
рейки колеблются в силу резонансной настройки от виброплощад­
ки. Валки и рейки можно устанавливать на различной высоте в
зависимости от толщины формуемых изделий. Их располагают над
формой с постепенным снижением по ходу формы, чем достигается
увеличение силы давления на массу. Наклон рамы 9 можно регу­
лировать гидроцилиндрами 10.
После формования передвижная виброплощадка сталкивается
на передаточную тележку и по обгонному пути возвращается в ис­
ходное положение, а форму снимают краном и устанавливают в
штабель на тележку автоклава.
Автоклавы. Д л я ускоренного набора прочности отформованные
силикатные изделия подвергают тепловлажностной обработке в
запарочных котлах-автоклавах при удельных давлениях насыщен­
ного пара 0,8, 1,2 и 1,6 МПа; при таком давлении насыщенный
водяной пар имеет температуру соответственно 170, 188 и 20ГС.
Автоклав (рис. 16.5) состоит из сварного цилиндрического ба­
рабана 9 с овальными торцовыми днищами 1 и И. Оба днища
(иногда одно) откидные; днища являются крышками автоклава.
Внутри автоклава уложен рельсовый путь 16, который приставным
мостиком может соединяться с рельсовыми путями цеха. Автоклав
оснащен предохранительным клапаном, манометром, клапанами
для продувки и слива конденсата. К одной из фундаментных опор
15 автоклав крепят наглухо, а на другие опоры он опирается с
помощью роликов 14, что позволяет компенсировать изменение
длины барабана, вызываемое колебаниями температуры.
Чтобы закатить вагонетки с кирпичом-сырцом в автоклав, от­
крывают крышку со стороны загрузки и соединяют рельсовые пу­
ти цеха и автоклава. После заполнения автоклава крышку опуска200
ют и запирают. Ее крепят к концам рычагов 3, которые укреплены
на валу 4. Вал поворачивается на 230° двумя шестернями 5 от зуб­
чатых реек 6, которые приводятся в движение двумя гидравличе­
скими цилиндрами 7, питаемыми от насосной станции 8.
Крепление крышки к корпусу барабана должно обеспечить на­
дежность соединения с большим запасом прочности, герметичность
и возможно меньшее время на закрывание и открывание крышки,
так как это время является одной из составляющих продолжитель­
ности цикла и существенно влияет на производительность авто­
клава. Прочность соединения крышки с корпусом барабана обес­
печивается байонетным затвором. К торцам барабана приварены
фланцы 13. На фланце может поворачиваться байонетное кольцо
12, которое имеет выступы 10, промежутки между которыми не­
много больше размера выступов на крышке. Выступы крышки при
опускании ее проходят между выступами кольца, а при его пово­
роте оказываются за ними, что и создает надежный замок. Пово­
рот байонетного кольца на половину шага выступов осуществля­
ется гидроцилиндрами 2. Цилиндры 2 и 7 сблокированы и работают
последовательно от общей насосной станции. Герметичность дости­
гается подачей пара в кольцевой паз, проходящий под уплотни­
тельным резиновым кольцом 17, которое плотно прижимается к
крышке автоклава.
Более детально устройство байонетного затвора и уплотнения
показаны на чертежах сборочных единиц автоклава (рис. 16.6).
Надетое на фланец корпуса автоклава байонетное кольцо 1 (рис.
16.6, а) имеет выступы 2 и гидроприводом 3 может поворачиваться
по часовой стрелке и против нее на угол а = 360° : 2 п, где п — число
выступов байонетного кольца. Крышка 4 имеет выступы 5, которые
при открывании и закрывании крышки свободно проходят между
выступами байонетного кольца и оказываются за ними, как только
кольцо повернется на угол а. По окончании тепловлажностной об­
работки изделий в автоклаве и выпуске пара и конденсата кольцо
поворачивают в исходное положение, показанное на чертеже, вы­
ступы крышки и кольца располагаются напротив соответствующих
промежутков и крышку поднимают движением зубчатых реек 6,
которые, находясь в зацеплении с шестернями 7, поворачивают
вал 8 с закрепленными на нем кронштейнами 9. На сечении по
элементам затвора (рис. 16.6,6) показаны фланец 1 корпуса авто­
клава, байонетное кольцо 2, выступы 3 кольца, выступы 4 крыш­
ки 5 с приваренным к ней уплотнительным кольцом 6 и уплотни­
тельное резиновое кольцо 7 специального профиля, которое после
запирания крышки байонетным кольцом надежно герметизирует
зазор между корпусом и крышкой благодаря подаче по штуцеру 8
пара под давлением не меньшим, чем давление пара внутри кор­
пуса автоклава.
Автоклавы бывают проходными (с двумя крышками) и тупико­
выми диаметром 2; 2,6 и 3,6 м при длине 17, 19, 21 и 27 м.
201
*
\m\rsssss
Рис. 16.6. Автоклав:
а — вид с торца, 6 — байонетный затвор
РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ
ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я ПРОИЗВОДСТВА
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ АРМАТУРЫ
Г Л А В А 17
ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я ЧИСТКИ И УПРОЧНЕНИЯ, ПРАВКИ,
РЕЗКИ И ГИБКИ АРМАТУРНОЙ СТАЛИ И СЕТОК
§ 17.1. Способы производства железобетонных изделии
и назначение арматурных цехов
В строительстве зданий и инженерных сооружений широко при­
меняют бетон и железобетон. Бетон обладает высокой прочностью
на сжатие, но имеет низкую прочность на разрыв, а так как при
изгибе в конструктивных элементах возникают зоны сжатия и зо­
ны растяжения, то бетонные строительные элементы армируют
стальными стержнями или проволокой, которые воспринимают
растягивающие усилия и обеспечивают прочность и работоспособ­
ность конструкций. Бетон, армированный стальной арматурой, на­
зывают железобетоном. Производство сборных железобетонных
изделий и конструкций непрерывно расширяется [19].
Процесс производства железобетонных изделий в формах вклю­
чает ряд последовательно выполняемых операций: очистку форм
и оснастки от приставших затвердевших частиц раствора; сборку
формы (если она разъемңая) и смазку рабочих поверхностей
формы; укладку арматуры в форму, при необходимости натяжение
арматуры и установку закладных деталей; укладку в форму бе­
тонной смеси, ее уплотнение, отделку поверхности отформованноного изделия; тепловлажностную обработку изделия в форме или
на поддоне; распалубку и транспортирование изделия на склад го­
товой продукции.
В зависимости от способа производства железобетонных изде­
лий эти операции выполняют, используя неподвижные или подвиж­
ные формы, в жесткопринудительном или гибком ритме, с приме­
нением универсального или специализированного оборудования
и заблаговременной подготовкой бетонной смеси и арматуры.
Стендовый способ производства характеризуется тем, что все опе­
рации цикла осуществляют на стационарном стенде без перемеще­
ния форм. Задержку выполнения одной операции можно компен­
сировать ускоренным выполнением последующих операций. Этот
способ применяют в основном для производства длинномерных и
крупногабаритных изделий, а также при большой номенклатуре
мелкосерийных изделий.
203
В процессе цикла производства все материалы и механизмы
последовательно и поочередно подают от формы к форме. Стен­
довый способ имеет более простое, универсальное оборудование,
меньшую степень механизации и более низкий съем продукции с
единицы производственной площади. Исключение составляет стен­
довое производство массовых однотипных изделий в неподвижных
вертикальных кассетных формах.
Рис. 17.1. Схемы размещения оборудования при стендовом производстве:
а — предварительно напряженных железобетонных конструкций в горизонтальных
формах, о — железобетонных панелей в вертикальных кассетах
Технологическое оборудование размещают на полигонах или
в цехах. На схеме рис. 17.1, а показан стенд производительностью
10 тыс. м в год предварительно напряженных конструкций для
промышленного строительства. В унифицированном типовом про­
лете ( У Т П - 1 ) размещены: бетонораздатчик 1, гидродомкрат для
натяжения проволок 2, бетоноукладчик 3 первого стенда, установ­
ка 4 для сварки стержневых плетей, машина 5 для упрочнения
стержней вытяжкой, бетоноукладчик 6 второго стенда, тележка 7
с компрессором для питания виброинструмента, мостовой кран 8,
самоходная тележка 9 для готовой продукции, передвижной бухтодержатель 10, оборудование 11 для протаскивания арматуры и м а­
логабаритный гидродомкрат 12.
204
На схеме рис. 17.1,6 показано производство 60 тыс. м3 в год
железобетонных панелей внутренних стен и перекрытий в кассет­
ных установках. В аналогичном унифицированном пролете разме­
щены мостовые краны 1, секции 2 для складирования изделий, ма­
шина 3 для распалубки и сборки кассет, гаситель 4, бетоновод 5,
тележка 6 для вывоза готовой продукции, поворотный консольный
кран 7 и траверса 8 грузоподъемностью 10 т для извлечения из
кассет и транспортирования готовых изделий.
Конвейерный способ производства характеризуется тем, что
изделия изготовляют в подвижных формах, которые на каждую
операцию цикла перемещают от поста к посту в принудительном
ритме, согласованном с временем тепловлажностной обработки
изделий. Оборудование конвейеров рассчитано на изготовление
определенного вида изделия. Конвейерный способ обеспечивает вы­
сокую степень механизации и автоматизации производства, эффек­
тивное использование производственных площадей. К недостаткам
этого способа относят сложность оборудования и трудность пере­
наладки на выпуск изделий другого вида.
Конвейерные линии бывают пульсирующего типа (движение
чередуется с остановками) и с непрерывным движением поезда ва­
гонеток или формовочной ленты, бывают горизонтально- и верти­
кально-замкнутые. На схеме рис. 17.2, а показаны формы-вагонет­
ки 9 узкого и широкого конвейеров, мостовой кран 8, устройство 7
для очистки и смазки форм-вагонеток, машина 6 для непрерывной
навивки напряженной арматуры, бетоноукладчик 5, формовочные
машины 4, передаточные рольганги 3, подъемники-снижатели 2 и
тоннельные пропарочные камеры /.
Агрегатно-поточный способ производства характеризуется тем,
что изделие изготовляют последовательно на нескольких агрега­
тах, на каждом из которых осуществляют одну или несколько опе­
раций, не связанных общим жестким ритмом. На подготовитель­
ном агрегате чистят и смазывают формы, укладывают арматуру,
на формовочном укладывают бетон и уплотняют его, в камерах
твердения ведут тепловлажностную обработку.
При агрегатно-поточном способе производства оборудование
более универсальное, чем при конвейерном, а степень механизации
примерно такая же, как и при конвейерном. Существуют и пол­
ностью автоматизированные линии. На рис. 17.2,6 показана схема
размещения оборудования (с двумя формовочными постами З х
X 12 м) при агрегатно-поточном способе производства (40 тыс. м3
в год) железобетонных плит покрытий. В унифицированном пролете
размещены бетоноукладчики /, виброплощадки 2, стенд 3 для кон­
троля и отделки изделий, автоматические опоры 4 ямных камер
пропаривания 5, мостовой кран 6, тележка-прицеп 7 и самоходная
тележка 8 для транспортирования готовых изделий на склад.
Оборудование арматурного цеха. При любом способе произвол*
ства железобетонных изделий предусматривают изготовление ар­
матуры в полном соответствии с проектами выпускаемых изделий,
205
Рис. 17.2. Схемы размещения оборудования для производства железобетонных
*
,
изделий:
а
при конвейерном способе, б — то ж е, агрегатно-поточном
W//A 777777 777
зт \
івооо
Щ7///7//7/
■ 5500
Рис. 17.3. Схема размещения оборудования по производству арматуры для же
лезобетонных изделий крупнопанельного домостроения
их номенклатурой и объемом производства. При небольших объе­
мах оборудование для изготовления арматуры размещают непо­
средственно в главном производственном корпусе. Площадь выде­
ляют с таким расчетом, чтобы предельно сократить перемещение
готовых арматурных стержней и каркасов от места изготовления
к месту укладки. При большой мощности завода железобетонных
изделий и на домостроительных комбинатах создают специализиро­
ванные арматурные цехи, обеспечивающие эффективное производ­
ство и поставку всех видов арматуры (сетки, каркасы, пучки, стер­
жни, закладные и монтажные детали).
На схеме рис. 17.3 показано размещение оборудования, исполь­
зуемого при производстве арматуры, необходимой для изделий
крупнопанельного домостроения. Оборудование размещено в уни­
фицированном типовом пролете и включает тележку 1 для готовой
продукции, машину 2 для стыковой сварки стержней, станок 3 для
высадки анкеров на стержнях, станки 4 и 5 для правки и резки
арматурной стали, установку 6 для электротермического упрочне­
ния арматурной стали, станки 7 для резки стержней, гибочный ста­
нок 8, машины 9 и 12 для электрической точечной контактной свар­
ки широких сеток, ножницы 10 и 13, многоэлектродную сварочную
машину И, вертикальную установку 14 для сварки арматурных
каркасов, подвесные сварочные точечные машины 15, 18, 20 со сто­
лом 19, станок 16 для гибки арматурных сеток, горизонтальную
установку 17 для сварки каркасов, раму подвесной сварочной ма­
шины, передвижной сварочный трансформатор 21 и мостовой
кран 22.
Заводы железобетонных изделий получают также готовую ар­
матуру (стержни, сетку в пакетах и рулонах) с крупных районных
арматурных заводов.
Оборудование арматурных цехов служит для обработки арма­
турной стали, которая поступает с металлургических заводов в
прутках длиной 6 ... 12 м (по особому заказу — до 24 м) при диа­
метрах от 6 мм и более и в мотках (бухтах) при диаметрах до
10 мм. Стержневая арматура после проката может быть термиче­
ски упрочнена или упрочнена вытяжкой в холодном состоянии.
ГОСТ 5781—82* на арматурную сталь предусматривает в за­
висимости от механических свойств стали подразделение ее на
пять классов: А-I, А-ІІ, А-ІІІ, A-IV, А-V. Сталь, упрочненная вы­
тяжкой, имеет два класса: А-Пв и А-Шв, а термически упрочнен­
н а я — четыре класса: Ат-IV, At-V, At-VI, At-VII (ГОСТ 10884—81).
Упрочненная арматурная сталь имеет более высокие механические
характеристики. Класс арматурной стали можно определить по
внешним признакам. Так, для класса А-I принят гладкий профиль;
для A-II — периодический с поперечными выступами, расположен­
ными по винтовой линии (рис. 17.4,а); для остальных — с высту­
пами, расположенными под углом друг к другу, в «елочку» (рис.
17.4,6). Кроме того, концы арматурных стержней на металлурги­
ческих заводах окрашивают в закрепленный за классом цвет: крас207
ный A-IV и Ат-IV, синий — Ат-V, зеленый — Ат-VI, желтый
At -VII.
Стальную проволочную арматуру изготовляют из низкоуглеро­
дистой проволоки класса В-I, высокопрочной углеродистой гладкой
проволоки класса B-II (рис. 17.4, в) и рифленой проволоки класса
Вр-Н (рис. 17.4, г). Д ля армирования применяют трехпроволочную
арматуру (рис. 17.4, д), семипроволочную (рис. 17.4, е), а также
°)
1
*1
г)
-1
/
1-1
д)
е)
Рис. 17.4. Виды арматурной стали:
а, б
горячекатаная периодического профиля, в — проволочная гладкая
рифленая, д — трехпроволочная, е — семипроволочная ’
проволочная
более сложные арматурные стальные канаты. Диаметр проволоки
в прядях 1,5... 5 мм. Сортамент и механические характеристики
стальной арматурной проволоки и арматурных прядей приведены
в государственных стандартах и справочниках [16].
В последнее время получает распространение армобетон, в ко­
тором функции стальной арматуры выполняют жгуты из стекло­
волокна или из стеклопластика в виде проволоки, лент и стержней.
Такая^ арматура перспективна, ибо обладает повышенной хими­
ческой стойкостью имеет меньшую массу, не реагирует на блуж­
дающие токи и магнитные поля. Например, стеклопластиковая
предварительно напряженная арматура может быть успешно при­
менена в армобетонных электроизолирующих конструкциях безызоляторных опор подстанций и линий электропередач. Сравнительно
новым строительным материалом является бетон, армированный
208
волокнистой арматурой (фибробетон). Арматурой является метал­
лическая проволока диаметром 0,1- Л мм и длиной 6 ... 100 мм.
Равномерно распределенная в массе бетона или искусственно скон­
центрированная в некоторых частях изделия, она может обеспечить
в определенных случаях необходимый эффект, недостижимый при
традиционном армировании. Различными приемами волокна, мо­
гут быть сориентированы в нужном направлении. В качестве арма­
туры могут использоваться и неметаллические волокна, изготовлен­
ные из органических и неорганических материалов (асбестовые,
стеклянные, пластмассовые и из плавленых горных пород).
Виды арматуры и способы армирования. Қ массовым сборным
железобетонным элементам относят блоки и подушки фундаментов,
панели перекрытий, наружные и внутренние стеновые панели, лест­
ничные марши и площадки, внутренние перегородки, а также де­
тали промышленного строительства — колонны, балки, ригели, фер­
мы, опоры линий связи и электропередач, шпалы, напорные и без­
напорные трубы. Для изделий каждого вида применяют различную
арматуру, наиболее полно учитывающую особенности их работы
под нагрузкой в конструкции.
Арматуру подразделяют на рабочую, распределительную и мон­
тажную. Р а б о ч а я арматура является основной, она воспринима­
ет растягивающие нагрузки и укладывается в том месте сечения
детали, которое в нагруженной конструкции будет работать на рас-,
тяжение. Например, балка, монтируемая концами на двух опорах,
имеет рабочую арматуру в нижней зоне, а консольная балка — в
верхней. К р а с п р е д е л и т е л ь н о й относят арматуру, фикси­
рующую отдельные элементы арматуры на заданном относительно
друг друга расстоянии и от стенок формы или опалубки, а также
арматуру, способствующую равномерному распределению напряже­
ний в изделии. Во время мощтажа конструкций железобетонные де­
тали поднимают краном, используя м о н т а ж н у ю арматуру, цеп­
ляя крюки грузоподъемных строп за монтажные петли. В изделиях
используют также закладные детали, которыми при монтаже сбор­
ные железобетонные детали соединяют между собой. Арматуру
используют в виде прямых и отогнутых стержней, пучков, хомутов,
крюков и петель, в виде плоских сеток, плоских каркасов и прост­
ранственных каркасов прямоугольного и круглого сечения. Арма­
турные стержни, сетки и каркасы устанавливают в формах так,
'чтобы после укладки и уплотнения бетонной смеси элементы ар­
матуры плотно охватывались смесью и были скрыты в ней под
защитным достаточной толщины слоем. Открытыми могут оста­
ваться лишь монтажная арматура и отдельные поверхности за­
кладных деталей.
Применяют также косвенное армирование, когда, например, на
цилиндрические железобетонные детали, после того как бетон за ­
твердел, навивают спиральную проволочную арматуру с опреде­
ленным ее натяжением, закрепляют по окончании навивки и по­
крывают слоем раствора для предохранения арматуры от коррозии.
209
Такое армирование повышает прочность железобетонных изделий,
позволяет сэкономить цемент и металл. В последнее время все боль­
шее применение получает внешнее армирование железобетонных
изделий. В отличие от косвенного, под внешним подразумевают
такое армирование, когда рабочая арматура в виде прокатных
профилей (уголков, швеллеров), соединенных между собой прива­
ренными к ним стержнями или пластинами в пространственный
каркас, остается на поверхности железобетонной детали, например
колонны, рассчитанной на большие нагрузки. Внешнее армирова­
ние особенно эффективно в случаях, когда рабочую арматуру ис­
пользуют для соединения сборных элементов, крепления к арматуре
металлических конструкций возводимого сооружения, для гермети­
зации бетона в изделии и т. д.
§ 17.2. Оборудование для чистки и упрочнения арматурной стали
При длительном хранении арматурной стали она покрывается
ржавчиной, загрязняется, а горячекатаная к тому же может быть
местами покрыта окалиной. При использовании такой арматуры
снижается прочность сцепления ее с бетоном и ухудшается каче­
ство железобетонных изделий, поэтому предварительно арматур­
ную сталь очищают. Поступающую в мотках арматурную сталь
диаметром до 14 мм очищают при обработке ее на правильно-от­
резных станках, а диаметром более 14 мм — на станках с вращаю­
щимися стальными щетками.
Станок с простым движением щеток представляет собой стани­
ну, на которой укреплены на салазках два электродвигателя с дис­
ковыми стальными щетками на валах. Арматуру протягивают меж­
ду щетками, продвигая ее по направляющим роликам. Расстояние
между щетками 3 мм. По мере износа щеток и уменьшения их диа­
метра электродвигатели сближают, восстанавливая требуемый для
чистки зазор. Станок конструктивно прост, но не обеспечивает рав­
номерной очистки прутка со всех сторон.
Станок со сложным (планетарным) движением щеток состоит
из станины с неподвижным наружным ободом и вращающимся от
электродвигателя через клиноременную передачу внутренним обо­
дом. Между ободами зажаты четыре ролика, к двум из них при­
креплены диски с выступающими по окружности щетками, собран­
ными из пучков стальной проволоки. При вращении внутреннего
обода ролики и диски со щетками быстро вращаются вокруг своей
оси и, обкатываясь по внутренней поверхности наружного обода,
сравнительно медленно поворачиваются вокруг оси ободэ и совпа­
дающей с нею оси патрубка, по которому протягивают прутки очи­
щаемой арматурной стали. Благодаря планетарному движению ще­
ток арматурные прутки очищаются равномерно со всех сторон.
Упрочняют арматурную сталь двумя способами: механическим —
в холодном состоянии и термическим — закалкой. При механиче­
ском упрочнении повышается предел текучести арматурной стали
210
классов А-ІІ и А-ІІІ примерно в 1,5 раза, что позволяет использо­
вать ее в железобетонных изделиях более эффективно. Сущность
процесса механического упрочнения заключается в создании в ма­
териале прутка напряжений, превышающих предел текучести дан­
ной марки стали и вызывающих необратимые изменения в кристал­
лической структуре металла, повышающие предел текучести стали
при растяжении и несколько ухудшающие ее пластические свойст­
ва. При механическом воздействии на поверхностный слой мате­
риала прутка в нем возникает «холодный наклеп», что также уп­
рочняет материал.
Для механического упрочнения в холодном состоянии применя­
ют вытяжку, сплющивание (профилирование), скручивание, воло­
чение. Наиболее распространено упрочнение вытяжкой. Контроль
ведут по напряжениям или удлинениям, которые, например, для
арматурной стали класса А-ІІ должны составлять соответственно
450 МПа и 5,5%, а для стали класса А-ІІІ — 550 МПа и 4,5%
(сталь марки 35ГС) или 3,5% (сталь марки 25Г2С). Станки для
упрочнения вытяжкой имеют гидравлический привод с гидродом­
кратом, электромеханический с винтовым, рычажным или криво­
шипным устройством или электромеханический с лебедкой и контр­
грузом.
У с т а н о в к а с г и д р о п р и в о д о м (рис. 17.5, а) состоит из
насосной станции 1, гидродомкрата 2, пульта управления 3, мерной
линейки 4 для определения удлинений, захватов 5 и 7 для упроч­
няемых стержней и рамы 6. Возникающие в стержне напряжения
можно рассчитать по показаниям манометра насосной станции.
Установки такого типа рассчитаны на упрочнение двух стержней
диаметром 16... 28 мм или одного стержня диаметром 32... 40 мм,
длиной 6 ... 18 м. Максимальное усилие натяжения 700... 800 кН,
ход поршня гидродомкрата 500... 800 мм, производительность 8 ...
32 стержня в час, мощность двигателя насосной станции 7 кВт.
У с т а н о в к а д л я у п р о ч н е н и я в ы т я ж к о й прутков ар­
матурной стали (рис. 17.5,6) состоит из зажимного устройства,
кривошипно-шатунного механизма, привода и питателя. Зажимное
устройство представляет собой клиновые зажимы 16 и 20, губки
которых расположены в неподвижной стойке 17 и в подвижной ка­
ретке 8. Губки зажимов соединены телескопической тягой 18, ко­
торая позволяет захватить пруток и растянуть его при рабочем хо­
де каретки, а освободить в начале обратного хода. Приспособление
19, расположенное на каретке, служит для регулирования момента
смыкания губок, а следовательно, и величины удлинения прутка.
Каретка совершает возвратно-поступательное движение с помощью
двойного кривошипно-шатунного механизма, состоящего из четырех
зубчатых колес 7 с кривошипными пальцами 6 и шатунами 9. При­
вод механизма осуществляется от электродвигателя 1 через редук­
тор 2, муфту 3 и приводной вал 4 с шестернями 5.
Питатель представляет собой несколько параллельных дисков
13, укрепленных на общей оси 14. В прорези дисков вручную ук211
«ладывают прутки 15. Под действием силы тяжести односторонне
расположенных прутков диски поворачиваются на шаг каждый раз,
когда фиксатор 12, снабженный тягой 10 и пружиной 11, выходит
из впадины крайнего диска. Фиксатор срабатывает при крайнем
правом положении каретки, благодаря чему в раскрывшиеся губ­
ки зажимов, занявших исходное положение, очередной пруток по­
падает только после удаления растянутого прутка.
Рис. 17.5. Станки для упрочнения арматурной стали вытягиванием:
а
с гидродомкратом для
прутковой стали,
прутковой стали, 6 — с кривошипным приводом
в — с лебедкой и контргрузом для проволоки
для
На установке можно вытягивать прутки диаметром 12... 32 мм,
длиной 6,3... 7,5 м с усилием, превышающим 400 кН. Время растя­
жения прутка примерно 20 с. Производительность установки до
2,8 т/ч (до 130 шт/ч).
Установка для упрочнения а р м а т у р н о й п р о ­
в о л о к и (рис. 17.5, в) состоит из лебедки / и натяжного устрой­
ства с грузом 6, полиспастом 5 и направляющими блоками 4. Уп­
рочняемую проволоку 3 длиной до 50 м укрепляют в зажимах 2 и
натягивают лебедкой до подъема груза. После выдержки груз опу­
скают, освобождают от зажимов упрочненный отрезок и закрепля­
ют в них следующий отрезок.
212
Вес груза (Н) установки для упрочнения арматурной проволоки
вытягиванием
Q = (/* /% ,+ О)/(та д , , );
(17.1)
Я = 1,0|4ад; А — дд[а/4 ; ам=»(1,4... 1,5)з02,
(17.2)
где Р — усилие вытяжки упрочняемой проволоки, Н; А — площадь
поперечного сечения арматурной стали, мм*; d — диаметр арматур*
ной стали, мм; сгоа — предел текучести горячекатаной арматурной
стали, Н/мм2; a'ot — предел текучести упрочненной арматурной ста­
ли, Н/мм2; G — вес обоймы подвижных блоков полиспаста, Н; m —
кратность полиспаста; т|вл — КПД направляющего блока (при под­
шипниках скольжения т)вл = 0,95, при подшипниках качения цел*
“ 0,98); т)п— КПД полиспаста.
У п р о ч н е н и е в о л о ч е н и е м применяют для гладкой арма­
турной проволоки — катанки. Протягивая проволоку через сужаю­
щееся отверстие фильеры, получают проволоку меньшего диаметра
и большей длины, упрочненную обжатием и имеющую гладкую по­
верхность. Волочение обычно осуществляют на специализированных
заводах, оснащенных волочильными станами.
У п р о ч н е н и е с п л ю щ и в а н и е м осуществляют в холодном
состоянии, протягивая проволоку между валками с чередующимися
совпадающими выступами, расстояние между которыми несколько
меньше диаметра проволоки. Помимо упрочнения в результате хо­
лодного наклепа такая обработка обеспечивает получение перио­
дического профиля, улучшающего сцепление арматуры с бетоном.
Применяют также упрочнение с к р у ч и в а н и е м .
Термическое упрочнение арматурной стали классов A-II и A-III
осуществляют на установках, обеспечивающих автоматизацию по­
дачи подготовленных стержней к зажимам электронагревателя, их
закалки и отпуска. Термическое упрочнение повышает прочность и
предел текучести почти в 2 раза, что позволяет значительно сокра-
Рис. 17.6. Установка для электротермического упрочнения ар­
матурных стержней ЭТУ-2
тить расход металла и повысить качество железобетонных изделий.
Установку размещают в арматурном цехе и используют для упроч­
нения готовых арматурных стержней.
Установка ЭТУ-2 (рис. 17.6) состоит из механизма 1 подачи сы­
рых стержней, Механизма 3 электротермического нагрева стержней
перед закалкой до температуры 900... 1000°С, механизма 2 сброса
стержней в закалочную ванну 6, механизма 5 с кронштейнами 4
передающего устройства, механизма 7 передачи стержней к уста­
новке 8 для их нагрева до температуры 325... 375°С перед отпуском
и механизма 9 сброса готовых стержней в стеллаж для медленного
остывания.
§ 17.3. Станки для правки и резки арматурной стали
На заводах железобетонных изделий 28... 30% всех трудовых
затрат приходится на переработку арматурной стали и изготовле­
ние арматуры, при этом доля ручного труда достигает 36%, по­
этому так важно более широкое применение механизированных и
автоматизированных установок. К таким установкам относятся
многооперационные станки для обработки проволочной арматуры.
Устройство и работа правйльно-отрезных станков. До 25% ар­
матурной стали поступает на заводы железобетонных изделий в
мотках. Это арматурная сталь классов А-I и А-ІІ, холоднотянутая
и высокопрочная проволока классов В-I и В-ІІ. Свыше 80% посту­
пающей в мотках проволоки обрабатывают на автоматизирован­
ных многооперационных станках СМЖ-357, СМЖ-588-1, И-6118,
И-6022А и др.
Все правйльно-отрезные многооперационные станки (рис. 17.7)
имеют вертушку (бухтодержатель), на которую надевают моток /
подлежащей правке проволоки, подающее устройство, протягиваю­
щее проволоку через все механизмы, правйльные, отмеривающие,
отрезные и приемные устройства. Механизм подачи обычно пред­
ставляет собой одну или две пары тянущих роликов 3, сжимающих
проволоку в прямоугольных (в сечении) пазах и тянущих ее при
встречном вращении от привода. Цикличную подачу арматуры осу­
ществляют эксцентриковые и цанговые механизмы, состоящие из
каретки 16, переключателя 17 хода каретки, протяжных 15 и сто­
порных 14 эксцентриков. Правильный механизм в виде быстро вра­
щающегося барабана 2 очищает и правит протягиваемую по его
оси арматурную сталь частыми ударами кулачков или фильер, по­
следовательно смещенных навстречу друг другу и закрепленных в
барабане в таком положении. Д ля правки протягиваемой арматур­
ной стали применяют также многократный ее изгиб между правйльными роликами 12, которые в виде двух комплектов распола­
гаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В каждой
плоскости имеется ряд опорных роликов с неподвижными осями и
ряд поджимных роликов, силу нажатия которых на арматурную
сталь можно регулировать.
214
Очищенная и ^выправленная арматурная сталь разрезается на
стержни заданной длины вращающимися дисковыми ножами 5 ,
рычажными гильотинными 7 и летучими гильотинными 13 ножами.
Рычажные ножи проще дисковых, но останавливают пруток в мо­
мент резания, что снижает производительность станка и ускоряет
Рис. 17.7. Схемы правильно-отрезных станков:
а ... г — с правильным барабаном и непрерывной
правильными
роликами и цикличной подачей
подачей, д — с
арматурной стали
износ тянущих роликов. Этот недостаток устранен в механизме ре­
зания с летучими ножами, которые при резании двигаются вместе
с прутком, а затем возвращаются в исходное положение
Вращающиеся ножи представляют собой два диска, лежащих
в одной плоскости и примыкающих друг к другу, с кольцевыми па­
зами, которые образуют отверстие для свободного прохода прутка.
Нож каждого диска перекрывает паз, не мешая проходить прутку
По сигналу отмеривающего устройства включается муфта привода
дисков, которые благодаря зубчатому зацеплению поворачивают на
один оборот (или пол-оборота, если ножей в каждом диске два) и
отрезают стержень нужной длины. Длина прутка отмеривается по
числу оборотов измерительного ролика 4, прижатого к арматурной
215
проволоке и вращающегося при ее движении. Чтобы увеличить
точность размеров стержней, отрезаемых на таких станках, вместо
кулачковых муфт целесообразно применять быстродействующие
зубчато-пальцевые муфты, разработанные Н. Е. Носенко [15]. Вклю­
чение гильотинных ножей обеспечивают концевые механизмы, на
которые нажимает своим концом двигающийся арматурный стер­
жень. Концевые механизмы флажкового 8 и шомпольного 11 типов
воздействуют на конечные выключатели 9, от которых срабатывают f
ножи механизмов реза. Длину отрезаемых прутков регулируют ус­
тановкой шомпола или флажка в заданном положении. Шомпол 10
переставляют по приемному устройству 6.
I
Правйльно-отрезной станок
СМ-759А (рис. 17.8, а)
состоит из механизма правки с правйльным барабаном под защит- і
ным кожухом 1, тянущих роликов 2, мерительного ролика 3, меха­
низма резки с вращающимися дисковыми ножами 4, приемного *
устройства, механизмов привода тянущих роликов и ножей, счетчи­
ка 5, регулирующего длину отрезаемого стержня в зависимости от
числа оборотов мерительного ролика, электродвигателя 6 привода
тянущих роликов и дисковых ножниц, электродвигателя 7 привода
правильного барабана, электроаппаратуры управления приводами.
Механизмы станка размещены на литой станине 8.
Правйльно-отрезной
станок
СМЖ-357 предназна­
чен для правки и резки арматурной стали классов А-ІІ и А-ІІІ, по­
ступающей в мотках и имеющей гладкий и периодический профиль.
Попутно происходит чистка проволоки от окалины и ржавчины.
Станок состоит из размоточного устройства 1 (рис. 17.8, б), выпол­
ненного в виде вращающегося на вертикальном валу бухтодержателя, конусного ограждения 2 с приспособлением для заправки ар­
матурной проволоки, собственно правильно-отрезного станка 3,
приемного устройства 4, к которому примыкает сборник арматур­
ных стержней, и шкафа 5 с электрооборудованием. На сварной
фундаментной раме станка располагаются механизмы тянущих ро- 1
ликов, правки проволоки, резания ее на прутки требуемой длины, \
наладки станка, а также приводы механизмов.
j
Проволока правится при протягивании ее через осевое отвер- *
стие быстро вращающегося правйльного барабана 1 (рис. 17.8,в). 1
Плашки-фильеры, расположенные по оси барабана и смещенные J
относительно оси в диаметрально противоположных направлениях, |
при быстром вращении барабану наносят частые удары по прово- J
локе и выпрямляют ее. Вращение правильный барабан получает I
через клиноременную передачу 2 от двухскоростного электродви- 1
гателя 3, развивающего мощность 8,3/10,2 кВт при частоте враще- я
ния вала 1450/2880 мин-1.
1
Механизм подачи протягивает проволоку тянущими роликами.
'
Они вращаются от двухскоростного электродвигателя 4 мощностью
3,8/6,3 кВт при частоте вращения вала 659/1390 мин-1. От электро]
двигателя через клиноременную передачу 5 и распределительный
вал 6 получает вращение вал 7 с нижним тянущим роликом, а че]
216
Рис. 17.8. Правйльно-отрезные станки:
II
а — СМ-769, б — СМЖ-357, общей
вид, • — СМЖ-367, кинематическая схема
рез зубчатую пару 8 — вал 9, расположенный в обойме 10, которая
винтовым устройством 11 может поворачиваться на оси 12, регули­
руя силу сжатия протягиваемой проволоки в ручьях тянущих роли­
ков 13 (на схеме верхний ряд для наглядности повернут относи­
тельно нижнего на 90°). Ролики сменные, имеют ручьи для несколь­
ких диаметров проволоки и могут быть установлены в требуемом
положении.
ч і
''L-v
Ц
Рычажңо-куЛачковое устройство 14 служит для сбрасывания от­
резанного стержня в сборник. Оно, так же как и механизм реза с
кулачком 15, роликом 16, рычагом 17 и подвижным ножом 18, сраба­
тывает (несколько отставая от него во времени) по сигналу конеч­
ного выключателя 19, на который через шомпол приемного устрой­
ства нажимает конец выправляемой проволоки, достигшей задан­
ной длины. При этом тяга 20 вилкой 21 включает полумуфту 22
с полумуфтой 23, свободно вращающейся на валу 24, так как по
сигналу конечного выключателя электромагнит 25 клиновым уст­
ройством 26 перемещает тягу (сжимая пружину) и освобождает
фиксатор 27, обеспечивая полуоборот валов с кулачками и отклю­
чение полумуфты.
С т а н о к И-6118 используют для правки и резки арматурной
стали диаметром 3 ...7 мм. Длина отрезаемых стержней 1000...
9000 мм. Скорость подачи регулируют (0,25 ...0,50 м/с) двухско­
ростным электродвигателем механизма подачи и резки.
С т а н о к И-6022А обеспечивает правку и резку гладкой прово­
лочной и стержневой арматурной стали диаметром 6 ... 16 мм, а
периодического профиля до 12 мм при скоростях подачи 31,5; 42
и 62 м/мин.
Д ля заготовки коротких стержней применяют высокопроизво­
дительный автоматический станок СМЖ-192 с правйльным бара­
баном, механизмом подачи прутков и их резки. Особенностью станка
является то, что пруток подается конусными роликами механизма
подачи и резания. Различная длина отрезаемых стержней зависит
от положения прутка между конусами подачи. Валы с конусами
расположены один над другим под углом 40° и приводятся в дви­
жение коническими шестернями. Диаметр прутков 3... 10 мм,
наибольшая длина отрезаемых стержней при работе в автомати­
ческом режиме 800 мм, скорость подачи 1,83 и 0,43 м/с, мощность
электродвигателя 11,5 кВт.
П р о и з в о д и т е л ь н о с т ь (т/ч) правильно-отрезного станка с
вращающимися дисковыми ножами и с летучими гильотинными
ножами, обеспечивающими непрерывную подачу арматурной стали,
определяют по формуле
/ 7 — 3,6nDnqk„k„,
(17.3)
а с рычажными ножами, прерывающими в момент резания подачу
арматурной стали,— по формуле
/ 7 = 3,6л D n ---- —— <7£nfc„,
Пл +
л2
( 17. 4 )
где D — диаметр окружности, описываемой точкой касания жело­
ба тянущего ролика с арматурной сталью, м; п — число оборотов
тянущих роликов в 1 с; п.\ — число оборотов тянущих роликов, со­
ответствующее длине отрезаемых стержней: rii = l/(nD) (здесь I —
длина отрезаемых стержней, м); л2 — число оборотов тянущих ро­
ликов за период резания: n2= n t p (здесь tp — время резания, в те­
чение которого ножи препятствуют продвижению арматурной ста­
ли, с); q — масса 1 м арматурной стали, кг/м; k„ — коэффициент
проскальзывания тянущих роликов, равный 0,95...0,98; kn— коэф­
фициент использования станка во времени, равный 0,75 ...0,85.
Частота вращения правильного барабана — важный параметр
работы правильно-отрезных станков, определяющий возникновение
пластических деформаций в металле прутка при его протяжке через
барабан и изгибе кулачками. Частоту вращения барабана рассчи­
тывают по эмпирическим формулам, предложенным различными
авторами. По формуле, рекомендуемой И. Д. Трофимовым,
п6= К т^огД/,
(17.5)
Ч
Ц
|
где vn — скорость подачи арматурной стали, м/с; о02 — предел те­
кучести арматурной стали, МПа; d — диаметр арматурной стали,
мм; К — коэффициент, равный 0,5... 0,8 (чем меньше диаметр ар­
матурной стали и выше предел текучести, тем больше значение
коэффициента).
О с о б е н н о с т и э к с п л у а т а ц и и . При наличии нескольких
правйльно-отрезных станков их располагают параллельно друг
другу с установкой бухтодержателей по одну сторону на расстоянии
1,5 м от станков. Высота мотков проволоки на бухтодержателях
должна обеспечивать подачу проволоки в барабан станка под не­
большим углом к его оси. Пространство между бухтодержателем
и станком тщательно ограждают. Ножи режущих дисков необхо­
димо хорошо затачивать и располагать так, чтобы нож верхнего
диска находился впереди ножа нижнего диска. Наладка станка за ­
ключается в установке нажимных кулачков правйльного барабана
и счетчика для резки проволоки на требуемую длину.
С т а н к и д л я р е з к и а р м а т у р н о й с т а л и подразделяют
на стационарные и передвижные с электромеханическим и гидрав­
лическим приводом, для резки единичных прутков и комбинирован­
ные для резки листового и фасонного проката, пробивки отверстий.
Для резки прутков диаметром до 20 мм при небольших объемах
работ применяют ручные станки, обеспечивающие выигрыш в силе
при резке благодаря зубчато-секторному приводу и рычажной сис­
теме.
С т а н о к С-370А может использоваться как передвижной и
стационарный. Кинематическая схема (рис. 17.9, а) дает представ­
ление о взаимодействии механизмов станка. Станок (рис. 17.9, б)
состоит из станины 6 с неподвижным ножом 5, приводных валов 2
и 7, коленчатого вала 3 и кулисного механизма с подвижным но­
жом 4. При включении электродвигателя / подвижный нож сбли219
жается с неподвижным и разрезает пруток, уложенный в проем
станины между ножами. Во время отхода подвижного ножа пруток
продвигают до упора и отрезают от него следующий стержень.
Наибольшее допустимое усилие на ножах 350 кН, наибольший
диаметр разрезаемой арматурной стали с пределом прочности на
Рис. 17.9. Станки для резки арматурной стали:
а — С-370А, кинематическая схема, б — то ж е, общий вид. в — реж у­
щ ая головка механизированных ножниц СМЖ-214
растяжение 470 МПа (СтЗ) — 40 мм, с пределом прочности 600 МПа
(Ст5)— 32 мм, для стали класса А-ІІІ — 28 мм; ход ножа 45 мм,
число ходов ножа в минуту зз.чмощность электродвигателя 3 кВт,
масса станка 435 кг.
М е х а н и з и р о в а н н ы е н о ж н и ц ы СМЖ-214 применяют
для резки арматурной проволоки диаметром до 10 мм в сетках и
каркасах. Ножницы состоят из режущей головки, гибкого шланга
высокого давления, кабеля управления установкой и передвижной
насосной станции, смонтированной на трехколесной тележке. Насос
Н-400 работает от электропривода и обеспечивает подачу по шлан­
гу к режущей головке до 18 л/мин рабочей жидкости при удельном
220
давлении до 20 МПа. Режущая головка (рис. 17.9, в) состоит из
кронштейна 3 с неподвижным ножом 2 , подвижного ножа /, соеди­
нительной гайки 4Угидроцилиндра 5, пружины 6, поршня 7 с полым
штоком, крышки 8 гидроцилиндра с подводящим штуцером и ру­
коятки 9. В рукоятке смонтированы микропереключатель 10, пре­
дохранитель 11 и кнопка управления 12. При работе режущую го­
ловку подносят к стержню так, чтобы он расположился между но­
жами, и нажимают кнопку управления. Поршень перемещается в
цилиндре, сжимая пружину, а шток надвигает подвижный нож на
неподвижный и разрезает стержень. При отключении инструмента
пружина возвращает поршень со штоком и подвижный нож в ис­
ходное положение.
С т а н о к С-445 имеет гидравлический привод подвижного ножа, укрепленного на штоке поршня цилиндра высокого давления.
Неподвижный нож укреплен в корпусе цилиндра; его можно уста­
новить в заданном положении. Максимальное усилие на ножах
станка 1900 кН, диаметр разрезаемой арматурной стали до 70 мм,
продолжительность цикла 9... 14 с, мощность электродвигателя
7 кВт. В усовершенствованном станке С-445М применена гидроап­
паратура высокого давления, что позволило упростить и облегчить
конструкцию станка.
Д ля поперечной резки арматурных сеток применяют гильотин­
ные ножницы с пневматическим и электромеханическим кривошипно-шатунным приводом ножа. В производстве закладных деталей
используют универсальные комбинированные станки.
У н и в е р с а л ь н ы й о т р е з н о й с т а н о к СМЖ-652. При
возведении зданий и сооружений из сборного железобетона отдель­
ные элементы соединяют между собой посредством закладных деталей. Д ля их изготовления используют листовой и фасонный про­
кат (швеллеры, уголки, круг, квадрат), который режут на комби­
нированных станках. Станок СМЖ-652 (рис. 17.10, а) имеет мас­
сивную станину /, на которой смонтированы неподвижные ножи и
матрицы, ползуны с подвижными ножами и пуансонами, электро­
механические передачи и кулисные приводы ползунов. Дыропро­
бивное устройство 2 и вырубные ножи 3 приводятся в действие об­
щим ползуном 4. Кулисный механизм 7 приводит в движение раму
с отрезными ножами 8 и ножами для фасонных профилей. Привод
всех исполнительных механизмов от общего электродвигателя 6
обеспечивается зубчатыми передачами 9, а разность усилий рабо­
чего и холостого хода компенсируется маховиком 5 .
Особенности привода комбинированного станка представлены
на кинематической схеме (рис. 17.10,6). От электродвигателя Г
через клиноременную передачу 2 и зубчатую пару 3 вращение пере­
дается системе зубчатых колес 4, а от них при включении кулач­
ковых муфт 5 приводятся в действие кулиса 6 с ножами и ползун 7
с вырубными ножами и дыропробивателем. Управление муфтами
позволяет включать кулису и ползун как на одиночные ходы, так
и на непрерывную работу. Конструкцией станка предусмотрены
22)
надежное крепление и быстрая смена подвижных и неподвижных
ножей, пуансонов и матриц.
|
;
Наибольшее усилие на ножах 600 кН, на дыропробивателе —
400 кН, наибольшие размеры разрезаемого проката (из стали с
временным сопротивлением 500 М П а), мм: сталь круглая (диа-
Рис. 17.10. Универсальный отрезной станок СМЖ-652
а — общий вид, б — кинематическая схема
метр) — 40, сталь квадратная — 34x34, сталь угловая равнобо13, полоса (толщи9 0 x 9 0 x 1 0 , сталь листовая (толщина)
хая
12 ; диаметр пробиваен а X ширина) — 2 0 x 4 0 , швеллер (номер)
мого отверстия при толщине материала 15 мм — 20 мм. Установленная мощность 2,2 кВт, частота резов до 9 в минуту.
Д ля резки арматурной стали помимо универсальных станков
применяют и узкоспециализированные. Так, например, ножницы
СМЖ-62 служат лишь для перерезания поперечного прутка широ­
кой сетки при каждом ее продвижении на шаг.
- TV/j
V i
^
222
uvl L J \
A
A
A1UU AAf' u i 1Д
І4/1
A A
v/ л
1
Л J
WA
\
<4
§ 17.4. С тан к и д л я ги бки стер ж н ей и сеток
При производстве арматуры для железобетонных изделий от­
гибы крюков на концах гладкой рабочей арматуры, полухомутов„
хомутов и спиралей распределительной арматуры, крюков и пе­
тель монтажной арматуры, а также отгибы на плоских сетках для
получения из них пространственных каркасов выполняют холод-
Рис. 17.11. Станок СМЖ-173А для гибки арматурных стержней:
а — схема процесса гибки, б — кинематическая схема, в — общий вид
ным способом. Для гибких стерж ней до 14 мм при небольших объ­
емах работ применяются ручные станки, а стержни диаметром до40 и до 80 мм изгибают на выпускаемых серийно приводных
станках СМЖ-173А и СМЖ-179А. Применяют также станки с
пневмо- и гидроприводом.
С т а н о к СМЖ-173А (рис.17.11.) состоит из каркаса, обшитого
листовой сталью, верхней плиты, приспособления для гибки арма­
туры, привода и пусковой аппаратуры. Приспособление для гибки
223-
состоит из укрепленных на верхней плите планок с отверстиями, в
которые вставляют опорные пальцы / (рис. 17.11, а), диска 2 с
центральным роликом-копиром 4 и гибочным пальцем 5. Стержень
3 укладывают на диск, и при его вращении происходит отгиб конца
стержня. Реверсируя двигатель, возвращают диск в исходное по­
ложение и снимают изогнутый стержень.
Привод диска состоит из электродвигателя 1 (рис. 17.11, б),
клиноременной .передачи 2, сменных зубчатых колес 3 и 4, цилинд­
рической пары 5, двухзаходного червяка 6, червячной шестерни 7
и вертикального! вала 5, на который надет диск 9. Скорость вра­
щения диска меняют перестановкой зубчатых колес привода. Так,
при диаметре изгибаемых стержней 6 , 8 и 10 мм числа зубьев ко­
лес 3 и 4 принимают соответственно 37 и 19, при диаметре 12 и
14 мм — 28 и 28, а при диаметре 16. ..40 мм — 19 и 37. Переналад­
ка не требует много времени и позволяет эффективнее использовать
станок при гибке более тонкой арматуры (увеличивая скорость
вращения диска в 2 и 4 раза при неизменной мощности двигателя
в 3 кВт).
.'я
Взаимное расположение сборочных единиц и механизмов стан­
ка наглядно представлено на общем виде (рис. 17.11, в ), данном в
двух проекциях. На них изображены сварной каркас 1, червячный
редуктор 2, гибочный диск 3 с гибочным пальцем 4 и центральным
роликом-копиром 5, опорный палец 6, привод, вспомогательные
устройства и средства автоматизации. Привод состоит из электро­
двигателя 9, клиноременной передачи 8, пары сменных зубчатых
колес 7 и зубчатой передачи на входной вал червячного редуктора,
вращающего гибочный диск.
В зависимости от требуемого радиуса изгиба устанавливают
соответствующий центральный ролик-копир, а гибочный палец
вставляет в одно из четырех отверстий гибочного диска (отвер­
стия расположены на различном удалении от оси вращ ения),вста­
вляют опорный палец в отверстие планки 14 и укладывают арм а­
турный стержень 10 на гибочный диск и на установленный на
верхней плите станка поддерживающий ролик 15. При включении
привода происходит изгиб стержня. При наладке станка на авто­
матическую остановку гибочного диска при достижении требуе­
мого угла отгиба стержня ограничительные кулачки 12 и 16 встав­
ляют в соответствующие отверстия (их 48) гибочного диска так,
чтобы при его повороте они воздействовали на закрепленные на
верхней плите станка переключатель 11, реверсирующий работу
привода, и конечный выключатель 13. Угол отгиба устанавливают
с учетом пружинящих свойств арматурных стержней. В станках
СМЖ-179А для получения заданного угла применяют реле времени.
Воронка 17 служит для присоединения к трубопроводу вытяжной
вентиляции.
Станки для гибки арматурных сеток на многих заводах раз­
рабатываются местными конструкторскими бюро для конкретных
нужд производства и служат для механизации процесса получения
224
пространственных каркасов из сеток. Выпускают такие станки в
небольших количествах. Они отличаются разнообразием конструк­
тивных решений, но имеют общий принцип действия, заключаю­
щийся в том, что на стол 1 (рис. 17.12, а) укладывают сетку 2, при­
жимают ее к углу прижимной траверсой 3 и отгибают выступаю­
щую за край стола часть сетки гибочной балкой 4.
Рис. 17.12. Станки для гибки арматурных сеток:
а — схема станка для односторонней гибки, б — общий вид станка СМ-516А,
двусторонней гибки, г — общий вид станка 7251А
в — схема
С т а н о к СМ-516А служат для односторонней гибки сеток л к ь
бой длины и шириной до 3500 мм при одновременном изгибе 34
стержней диаметром до 12 мм. Станок (рис. 17.12, б) состоит из
станины с фундаментальной плитой 8 и двумя боковыми С-образными стойками 2 и 3, стола 7, траверсы 6 с гидроцилиндрами 5 , ги8 —1386
225
бочной балки / с гидроцилиндрами 4, выносной опорной стойки и
гидропривода. Сетку укладывают на стол и стойку так, чтобы над
краем стола выступала часть, подлежащая отгибу (регулируют
положением упора). Сетка прижимается к столу траверсой и отги­
бается балкой на требуемый угол, устанавливаемый при настройке
станка на секторе ограничителя поворота балки (конечный выклю­
чатель). На станке можно выполнить до 105 односторонних гибов
в час. После отгиба одной стороны сетку поворачивают и отгибают
вторую сторону.'
Применяют также бтанки для двусторонней гибки сеток (рис.
17.12, в), когда сетку 3 укладывают на уголки 2, шарнирно укреп­
ленные на столе 1, и пневмоцилиндром 5 опускают гибочную тра­
версу 4. Траверса нажимает на сетку и на уголки, поворачивает
уголки и отгибает края сетки. При подъеме траверсы уголки воз­
вращаются в исходное положение пружинами.
С т а н о к 7251А предназначен для гибки сеток шириной 3000 мм
на основной секции, а с двумя дополнительными секциями — до
9000 мм без ограничения длины. Отгибы можно выполнять на угол
до 135° и делать последовательно 2.. .3 отгиба, получая, например,
из плоской сетки пространственный каркас для колонн прямоуголь­
ного сечения, что намного снижает трудовые затраты ңа изготов­
ление таких каркасов. Максимальный диаметр отгибаемых стерж­
ней 10 мм.
'• •. • .
Станок состоит из сварной рамы 1 (рис. 17.12, г),закрепляемой
болтами 2 на фундаменте, группы пневмоцилиндров 3 (по четыре
цилиндра на секцию) с пневморазводкой 4, гибочной траверсы 7,
соединенной со штоками пневмоцилиндров шарнирами, а с верхним
поясом рамы — шарнирными кронштейнами 5. На верхнем поясе
рамы смонтированны стол 9 и продольная балка с _L-образным па­
зом, в который вставлены головки зажимных крючков 5 , которые
располагают и закрепляют по длине балки в соответствии с шагом
изгибаемых прутков сетки. Передвижной упор 6 определяет размер
отгибаемого участка сетки. На основной секции, кроме того, смон­
тированы устройство, позволяющее регулировать угол поворота
гибочной траверсы, и пусковая электроаппаратура, управляемая с
переносного кнопочного пульта или педалью.
Д ля гибки плоских сеток применяют также станки с гибочными
вальцами, которые позволяют вместо угловых отгибов получить
плавные криволинейные поверхности, что используют, изготовляя
из плоских сеток пространственные каркасы для труб, параболи­
ческих водораспределительных лртков, колец, коллекторов, смот­
ровых колодцев и других изделий. Рабочие органы машин для
гибки сеток могут быть выполнены в виде стола с шаблоном и
двойными поворотными гибочными балками и с вращающимся
диском на горизонтальном валу.
Г Л А В А 18
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СВАРКИ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ
§ 18.1. Машины для стыковой сварки стержней
При изготовлении арматуры возникает необходимость соеди­
нять пересекающиеся арматурные стержни или наращивать их
длину. Длительное время эти операции выполняли вручную с по­
мощью вязальной проволоки. Качество соединений было невысо­
ким, а производительность труда низкой. Замена вязки дуговой
сваркой устранила эти недостатки. Дуговую сварку применяют для
соединения арматурных стержней встык и крестом.
При массовом производстве однотипной арматуры вместо ду­
говой сварки применяют более эффективные специальные машины
для стыковой и точечной сварки, обеспечивающие по сравнению с
дуговой сваркой в десятки раз большую производительность и вы­
сокое качество сварки без пережогов, ослабляющих сечение свари­
ваемых стержней. Стыковое соединение арматурных стержней
электродуговой сваркой осуществляют серийными сварочными
трансформаторами номинальной мощностью 20, 30, 32 и 75 кВ- А и
пределом регулирования сварочного тока соответственно 110. .385,
150.. .700, 150.. .700 и 400.. .1200 А. При диаметрах стержней более
25 мм для стыкового соединения арматурных стержней применяют
ванно-дуговую и электрошлаковую сварку, когда в зазор между
торцами стержней вводят круглые или пластинчатые электроды, ко­
торые плавятся под действием дуги, оплавляют концы стержней и
соединяют их. Применяют также полуавтоматическую сварку под
флюсом, открытой дугой в среде защитного газа, дугоконтактную
сварку и сварку трением. Для безотходного использования прутко­
вой арматурной стали прутки соединяют сваркой встык, а затем
режут на заготовки нужной длины. Широко применяют высокопро­
изводительные машины контактно-стыковой сварки.
Стыковые сварочные машины с ручным и автоматическим
управлением имеют общий принцип действия. Электрический ток
большой силы подают к свариваемым стержням, концы которых
при соприкосновении замыкают электрическую цепь, разогреваются
до пластически жидкого состояния и при осевом сжатии сварива­
ются.
С т ы к о в а я с в а р о ч н а я м а ш и н а МСР-100 (рис. 18.1, а)
с рычажно-ручным осевым сжатием свариваемых стержней приме­
няется при небольших объемах работ. Она состоит из станины /,
неподвижной чугунной плиты 2, изолированной подвижной плиты 3,
сварочного трансформатора 4, зажимов 5 и 6 для свариваемых
стержней, направляющих 7 для подвижной плиты, автоматическо­
го выключателя 8 и осадочного рычага 9. Кнопка 10 служит для
включения трансформатора.
8'
227
На схеме (рис. 18.1, б) показаны свариваемые стержни 1, кон­
тактные зажимы 2, токоподводящие плиты 3, станина 4, рычаги 5,
изолированная подвижная каретка 6 , трансформатор 7, первичная
Рис. 18.1. Стыковая сварочная машина МСР-100:
а — общий вид, 6 — принципиальная схема
обмотка трансформатора 5, устройство 9 для регулирования силы
электрического'тока переключением витков обмотки, вторичная об­
мотка 10 трансформатора и токоподводящие медные шины 11.
Машина МРС-100 имеет номинальную мощность до 100 кВ А,
восемь’ ступеней регулирования силы тока, рассчитана на сварку
228
стержней диаметром до 55 мм при максимальном усилии осадки
30 кН и производит до 30 сварок в час. Более мощны контактно­
стыковые электросварочные машины МСМУ-150, МСГА-300 и
МСГА-500 с электромеханическим и электрогидравлическим при­
водом подачи. Они) рассчитаны на сварку стержней диаметром со­
ответственно 50, 70 и 90 мм.
М а ш и н а МСМУ-150 номинальной мощностью 150 кВ-А с
рычажно-пневматическим сжатием и электромеханической осевой
S
5
3
2
Рис. 18.2. Машина МСМУ-150 для стыковой сварки стержней
подачей свариваемых стержней обеспечивает стыковую сварку
стержней с площадью их поперечного сечения до 1800 м м 2. При
сварке стержней с площадью диаметром до 30 мм машина работа­
ет в полуавтоматическом режиме с непрерывным оплавлением, а
при диаметре 30.. .50 мм — при оплавлении с предварительным по­
догревом, для осуществления которого контакт стержней обеспе­
чивается перемещением подвижного зажима рукояткой вручную. В
обоих случаях осевое сжатие при оплавлении и сварке проводит
кулачковый механизм, работающий от электромеханического при­
вода.
Машина МСМУ-150 (рис. 18.2) состоит из сварного обшитого
листовой сталью корпуса /, в котором размещены трансформаторы
и другое электрооборудование, а также шины и кабели, питаю­
щие механизмы электротоком, шланги и трубопроводы для подачи
сжатого воздуха в пневмоцилиндры и охлаждающей воды к элек­
тродам-контактам. На передней стенке корпуса имеются патрубок
2 подвода воды для охлаждения и воронка 3 для ее слива, штур­
вал 4 механизма регулирования положения неподвижного контак­
та и зажима, а также .кнопка 5 управления электрооборудованием.
Верхняя крышка корпуса представляет собой стол, на котором
укреплена плита 6 с неподвижным нижним контактом 7 и пневмо­
цилиндром с рычагами 8 верхнего зажима для одного стержня, а
229
также подвижная плита 10, ограниченная направляющими, с ниж­
ним контактом и пневмоцилиндром, обеспечивающим рычагами 9 и
верхним зажимом радиальное сжатие второго стержня. На правой
боковой стенке корпуса укреплен механизм 11 привода подвижной
плиты, обеспечивающий контакт стержней, их оплавление и осевую
осадку с заданным усилием для сварки. Механизм состоит из ры­
чага 12 для ручной подачи плиты при необходимости предвари­
тельного разогрева кёнцов арматурных стержней, кулака 13, за ­
крепленного на вертикальном валу 14, который получает вращение
через червячную передачу 15, пару сменных зубчатых колес 16,
клиноременный дисковый вариатор 17 от электродвигателя 18.
Профиль кулака и скорость его вращения обеспечивают требуемый
режим разогрева стержней и их осадку при сварке. Скорость вра­
щения кулака регулируют сменными шестернями и вариатором.
Усилие осадки достигает 65 кН при радиальном сжатии стержней
с усилием до 100 кН. На станке можно сделать до 80 сварок в час.
■ Стыковые сварочные машины, предназначенные для сварки
стержней диаметром до 90 мм, имеют более мощные трансформа­
торы, а для радиального сжатия и осевой подачи стержней маши­
ны оборудованы гидроцилиндрами. В этих машинах регулятором
тока изменяют число рабочих витков первичной обмотки транс­
форматора, что позволяет в широких пределах менять силу тока,
проходящего через токоподводящие шины, плиты, контакты и стер­
жни. Тепло, выделяемое при прохождении тока по стержню, зави­
сит от квадрата силы тока, поэтому силу тока увеличивают пропор­
ционально диаметру свариваемых стержней.
М а ш и н а МТС-35 д л я с в а р к и т р е н и е м . Перспективен
способ стыковой сварки стержней трением. Способ заключается в
том, что свариваемые стержни закрепляют в держателях, прижи­
мают их торцы друг к другу пневматическим механизмом осевого
сжатия с усилием осадки 10. ..100 кН и один из стержней приво­
дят во вращение. Тепло, выделяющееся в результате трения, разо­
гревает концы стержней до оплавления и через 5 . . .12 с после
включения привода стержни прочно свариваются. Машина MCT-35
производит до 120 сварок в час при мощности двигателя 20 кВт,
частоте вращения шпинделей 16,7 с-1, диаметре свариваемых стер­
жней 16. ..32 мм и длине вращающегося стержня до 1500 мм.
Сварка трением экономична, так как тепло выделяется лишь
в месте соединения стержней, обеспечивает хорошее качество сое­
динения благодаря механическому разрушению окисных пленок.
К основным параметрам сварки трением относятся: осевое сжатие
и продолжительность трения, которые регулируют в зависимости
от диаметра и материала свариваемых стержней, а также относи­
тельная скорость точек трущихся поверхностей.
Способ электронагрева концов стержней и образование на них
утолщений осевой осадкой (для последующего натяжения стерж­
ней) используют в специальных машинах, по принципу действия и
электрооборудованию подобных стыковым сварочным машинам.
230
У с т а н о в к а СМЖ-128Б служит для одновременной вы­
садки двух анкерных головок на концах арматурных стержней
периодического профиля диаметром до 25 мм. Концы стержней
зажимают в зажимах установки, нагревают электротоком и оса­
живают упорами подвижных траверс, соединенных со штоками
пневмоцилиндров. Установка состоит из опорной рамы, двух вы­
садочно-зажимных устройств, механизма загрузки и сброса стерж­
ней и электрооборудования.
На швеллерной фундаментной раме / (рис. 18.3) закреплено
неподвижное высадочно-зажимное устройство 2, представляющее
Рис. 18.3. Машина СМЖ-128А для высадки анкерных головок на концах
стержней с их предварительным электронагревом
собой обшитую листовой сталью сварную раму, в которой смон­
тированы электрооборудование, токоведущие шины, пневмоци­
линдр зажима губок, трубопроводы сжатого воздуха и воды для
охлаждения, а также аппаратура 3 для управления механизмами.
На столе высадочно-зажимного устройства укреплена опорная
траверса 6, с которой шарниром 5 соединен пневмоцилиндр 4. Шток
пневмоцилиндра соединен с подвижной траверсой 7, которая мо­
жет перемещаться по штангам, соединяющим опорную и неподвиж­
ную траверсу 9. На этой траверсе расположены неподвижная и
подвижная контактные зажимные губки, на которых укреплены
съемные бронзовые вкладыши, соединенные между собой и с транформатором гибкой медной шиной. Вторая токоподводящая шина
соединена с высадочным пуансоном подвижной траверсы. Подвиж­
ная контактная губка при зажиме конца стержня и его освобождении передвигается в поперечном направлении в направляющих
неподвижной траверсы пневморычажным приводом. Аналогично
устроено и подвижное высадочно-зажимное устройство 15.
Загрузочное устройство установки состоит из вала, рычажной
системы, рамы и пневмопривода. На высадочно-зажимных устрой­
ствах имеются направляющие пластины 5, фиксирующие положение стержней по их длине. Пластины прикреплены к кронштейнам 10,
которые имеют горизонтальные и наклонные участки и вместе с
такими же кронштейнами 14 рамы загрузочного устройства обраШ;
-S 231
ШШШЖ Ш
зуют загрузочный стеллаж для стержней заготовок, плотно укла­
дываемых в один слой. С противоположной по отношению к з а ­
грузочным кронштейнам стороны рамы приварены наклонно на­
правленные вверх уголки, образующие приемный стеллаж, в ко­
торый сбрасываются готовые стержни. В подшипниках рамы
загрузочного устройства укреплен вал 13 с рычагами 11 и пневмо­
приводом 12. ,
Для точной,’Наладки установки по расчетному расстоянию меж­
ду опорными поверхностями анкерных головок, которое может наХ° 7^плСЯ В "Ределах 5590...6500 мм (первая сборка) или 6500...
...7500 мм (вторая сборка) подвижное высадочно-зажимное уст­
ройство перемещают на колесах 16 по рельсам 17 и жестко фик­
сируют в новом положении винтовым устройством 18. В процессе
нагрева стержня и высадки головки образуется окалина, для сбо­
ра которой под подвижной траверсой устанавливают лоток.
Стержни-заготовки перед началом работы установки укладыва­
ют на загрузочный стеллаж, затем один стержень вручную укла­
дывают в губки установки и включают привод. В течение цикла
автоматические устройства включают электровоздушные клапаны
подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндры подвижных губок за ­
жимающих концы стержня, и подачи воздуха пониженного дав­
ления в пневмоцилиндры высадки для замыкания цепи тока, вклю­
чают трансформаторы нагрева концов стержней, определяют фото­
электропирометрами момент достижения заданной температуры и
отключают подачу тока одновременно с повышением давления воз­
духа в пневмоцилиндрах до расчетных значений, обеспечивающих
высадку анкеров. После этого пневмоцилиндры включаются на от­
вод подвижных траверс с пуансонами, отвод подвижных губок и
освобождение стержня, а также на поворот вала с рычагами сбра­
сывающими готовый стержень в приемный стеллаж и захватываю­
щими следующую заготовку с наклонной поверхности (склиза) за ­
грузочного стеллажа. При повороте вала с рычагами в обратном
направлении концы стержня-заготовки укладываются в губки за ­
жимов установки и цикл повторяется. Производительность уста­
новки зависит от диаметра арматурных стержней и для диаметров
ш,
и 25 мм составляет соответственно 130, 120 и 80 стержней в
Д ля высадки анкерных утолщений на отрезках высокопрочной
проволоки применяют механические и гидравлические станки пла­
стической деформации металла без предварительного нагрева.
Передвижной механический станок для холод­
н о й в ы с а д к и концов проволочной арматуры (рис. 18.4 а) соИ3 пеРедвижной Рамы, станины, высадочно-зажимного меха­
низма и его привода. Рама / сварная, опирается на колеса 5 и
соединена болтами со станиной 7, на которой расположен кривошипно-шатунныи механизм 8 с зажимными губками и пуансоном.
Привод механизма обеспечивает электродвигатель 3 через клино­
ременную передачу 2 и цепную передачу 4, управляется механизм
232
рукояткой 9. Поводок 6 соединен с осью поворотного колеса и слу­
жит для перемещения станка. При работе станок закрепляют
клиньями.
На кинематической схеме (рис. 18.4, б) условно показаны дета­
ли и механизмы станка: конец проволоки 1, поданной на высадку,
неподвижная губка 2, пуансон 3, электродвигатель 4, клиноремен­
ная передача 5 , шкив-маховик 6, цепная передача 7 , однооборотная
Рис. 18.4. Механический станок
6873/И М для холодной высад­
ки анкерных утолщений на кон­
цах отрезков
высокопрочной
проволоки:
а — общий вид. б — кинематическая
схема
муфта 8, рукоятка 9 включения муфты, коленчатый вал 10, шатун
11, наносящий удар по пуансону при повороте коленчатого вала,
пружина 12, возвращающая пуансон в исходное пЬложение после
сплющивания конца проволоки, кулачок 13 зажимного механизма,
ролик 14, ползун 15 оси ролика, направляющие 16 ползуна, рыча­
ги 17 зажимного механизма, упор 18, пружина 19, подвижная
губка 20. Угол между рычагами зажимного механизма для каждого диаметра пррволоки постоянный.
Чтобы высадить анкерную головку, проволоку заводят концом
между зажимными губками до упора в пуансон и рукояткой
включают однооборотную муфту привода кривошипно-шатунного
механизма. Конец проволоки за один оборот кривошипа зажимаV
I
'‘
Шк
233
ется губками и сплющивается ударом пуансона, после чего губки
и пуансон пружинами возвращаются в исходное положение, а
муфта отключается. Диаметр обрабатываемой проволоки 4 .. .6 мм,
предел прочности арматурной проволоки 1800 МПа, рабочий ход
пуансона 6 мм, а число его ходов до 20 в минуту.
Стыковую сварку применяют также, чтобы получить стержни
большой длины, (плети) из поставляемых заводу 12-метровых (по
w о железн9Д°Р°^ных вагонов) стержней на установках
СМЖ-32. ' !
V'
§ 18.2. Одноточечные контактные машины для сварки
каркасов и сеток
Для сварки арматуры при массовом производстве сборных ж е­
лезобетонных деталей и конструкций широко применяют серийные
контактные точечные машины различных мощности и назначения.
Принцип действия таких машин заключается в том, что кресто­
образно расположенные стержни арматуры сжимают электродами,
через которые пропускают ток. Благодаря большому сопротивле­
нию в точке контакта цилиндрических поверхностей выделяется
тепло, которое разогревает место контакта до плавления металла
и сварки стержней при их сжатии. Машины точечной сварки бывают одно- и многоточечными.
Одноточечные контактно-сварочные машины подразделяют на
стационарные, передвижные и подвесные. Наиболее широко при­
меняют машины с пневматическими и пневмогидравлическими уст­
ройствами для сжатия свариваемых стержней.
Машины МТ из стационарных одноточечных контактно-сварочных машин наиболее современны и распространены; они могут ра­
ботать в неавтоматическом и автоматическом режимах, обеспечи­
вают хорошее качество сварки благодаря автоматическому регули­
рованию времени прохождения электрического тока. Механизм
сжатия электродов пневматический. При давлении сжатого возду­
ха, поступающего в систему около 0,5 МПа, силу нажатия регули­
руют в широких пределах редукторами давления. Машины МТ
выпускают номинальной мощностью 54, 86 , 170, 190 и 215 кВ-А что
позволяет сваривать стержни диаметром соответственно 8+ 1 6,
10+16, 12+18, 1 2 + 2 0 и 16+36 мм. Охлаждение электродов водяное.
к
Машина МТП-75-6 предназначена для контактной точечной
сварки перекрещивающихся стержней диаметром до 10+16 мм
(для класса А-I). Машина (рис. 18.5, а) состоит из сварного корпу­
са 14, обшитого листовой сталью 1, трансформаторов 16, располо­
женных в корпусе, переключателя ступеней 17 и контактора 18
электродов 3 с электрододержателями 4, токоподводящих шин 15
и шлангов 2, подводящих воду для охлаждения от крана 20. Опу­
скание, нажатие и подъем верхнего электрода обеспечивает пнев­
мосистема с цилиндром 6, манометром 12, редуктором давления 13,
234
электропневматическим клапаном 10, лубрикатором 11 и дроссели­
рующим клапаном S, смягчающим удар электрода при его опуска­
нии на арматурные стержни.
В цилиндре на общем штоке укреплены два поршня, из которых
нижний служит для перемещения электрода, а верхний ограничи-
$
16
17
Рис. 18.5. Одноточечные сварочные машины:
а - с т а ц и о н а р н а я МТП-75-6. б - подвесная с встроенным трансформатором
вает и регулирует его ход соответствующей установкой гаек 7. По­
казаны также ручной кран 5 подъема верхнего электрода, выклю­
чатель 9 для подготовки машин к работе, спускной воздушный
вентиль 19 и пусковая переносная педаль 21, обеспечивающая ра­
боту машины как в неавтоматическом, так и в автоматическом реЖ
И
М
е
.
Подвесные одноточечные машины со сварочными клещами при­
меняют при сварке пространственных арматурных каркасов и сеток
больших размеров, если их габариты не укладываются в габариты
рабочих органов стационарных сварочных машин. Их выпускают
с вынесенным и встроенным трансформатором.
Одноточечная
подвесная
машина
п Лъ п
K-24db
/» „ (рис.
18.5 б) имеет встроенный трансформатор /, смонтированный на
общей подвеске 2 сварочных клещей 3. Питание поступает по ка­
белю 4. Клещи с трансформатором подвешены на канате о, урав235
новешены контргрузом и могут легко подниматься и опускаться от
небольшого усилия, а также поворачиваться со стрелой 6. Мощ­
ность сварочных трансформаторов подвесных сварочных машин с
вынесенным трансформатором 75, 165, 170 и 220 кВ А, а с транс­
форматором, встроенным в сварочные клещи,— 25 и 90 кВ-А, что
обеспечивает надежное сваривание двух пересекающихся стержней
«aims;
ZZZZZZZ
7777
7777
Рис. 18.6. Сварочные пневматические клещи:
а
с вынесенным трансформатором, б — то же, с встроенным
с диаметрами до 16 + 20 мм и число сварок от 30 до 78 в минуту.
Подвесные сварочные машины комплектуют сменными клеща­
ми КТ и КТП с прямолинейным или радиальным ходом электро­
дов. Большая длина кабеля для подвода сварочного тока к клещам
приводит к значительным потерям электроэнергии, поэтому перс­
пективными являются малогабаритные сварочные клещи, имеющие
встроенные трансформаторы.
С в а р о ч н ы е к л е щ и КТП -1 подвесной машины с вынесен­
ным трансформатором (рис. 18.6, а) имеют корпус /, неподвижный
электрододержатель 2 с электродом 37 электрод 4 на подвижном
электрододержателе 5, соединенном с подпружиненным поршнем 6 ,
на который воздействуют штоки поршней 7 и 8. Поршни располо­
жены в цилиндре Щ разделенном перегородкой 10, что обеспечива-
236
ййй111 1ШШ ЙЙЙІ
ет последовательное действие поршней на общий шток и получение
большого усилия на электродах при сравнительно малом диаметре
поршней. Цилиндр заж ат между корпусом сварочных клещей и ру­
кояткой 11 болтами 12. Через рукоятку и корпус цилиндра сжатый
воздух подается в цилиндр по штуцерам 13. Клещи подвешивают
к тросу хомутом 14.
Рабочий зазор между электродами в зависимости от диаметра
свариваемых стержней может быть отрегулирован положением
опорного стержня электрододержателя в корпусе клещей, который
имеет разрезную муфту, стягиваемую болтами.
С в а р о ч н ы е к л е щ и К-201М (рис. 18.6, б) однотипны с рас­
смотренными по принципу действия, но отличаются тем, что имеют
встроенный трансформатор, а также мощностью и конструкцией от­
дельных деталей. Клещи имеют рукоятку 1, пневмопривод 2 и 3,
сварочный трансформатор 4, корпус 5, неподвижный электрододержатель 6, подвижный электрододержатель 7, втулку 8, головку 9,
электроды 10 и трубки охлаждения 11. Клещи рассчитаны на свар­
ку пересекающихся стержней диаметром 8 + 1 2 мм.
Подвесные одноточечные сварочные машины, оснащенные сва­
рочными клещами, используют в горизонтальных и вертикальных
установках для сварки арматурных каркасов плоских железобе­
тонных изделий, таких, как стеновые панели размером 7200Х
X 3600X300 мм. Вертикальная установка состоит из слегка наклон­
ной станины с подвижной площадкой, двух подвесных сварочных
машин, приводов и механизмов управления. Сварочные машины
устанавливают на поворотных консолях или монорельсах.
У с т а н о в к а СМЖ-286А (рис. 18.7, а) сдвоенная, имеет четы­
ре сварочных поста, оснащенных подвесными сварочными маши­
нами с вынесенными трансформаторами, которые по монорельсу на
своих подвесках могут перемещаться электромеханическим приво­
дом вдоль фронта работ. Колонны 1 имеют выступающие балки,
к которым прикреплен монорельс 2. По монорельсу канатным при­
водом передвигается подвеска с поворотной консолью 3, трансфор­
матором 4 и сварочными клещами 5.
Элементы арматурного каркаса (сетки, стержни, закладные
детали, короба проемов) укладывают и предварительно закрепля­
ют в кондукторе 6, расположенном на подвижной площадке 7. Пло­
щадка может подниматься и опускаться приводом 9 по направляю­
щим балкам 8 станины, которая представляет собой сварную раму,
установленную в приямке и возвышающуюся над рабочими пло­
щадками сварочных постов на высоту, обеспечивающую размеще­
ние нижнего края кондуктора на уровне, удобном для выполнения
сварочных работ. Подвижные площадки с кондуктором и арматур­
ным каркасом уравновешены бетонными контргрузами 10, подве­
шенными на канатах 11 посредством подвижных блоков 12. Один
конец каната закреплен на станине, а второй, обогнув подвижный
блок контргруза и неподвижный блок в верхней части станины, за ­
креплен на подвижной площадке.
•
237
Привод подвижной площадки (рис. 18.7, б) состоит из электро­
двигателя /, редуктора 2, приводной звездочки 3, шарнирно-пла­
стинчатой цепи 4 и направляющей звездочки 5. Цепь одним концом
Рис. 18.7. Сдвоенная вертикальная установка СМ}К-286А для сварки простран­
ственных каркасов:
ц — рбщий вид. б, в — кинематические схемы приводов
закреплена на верхней, а вторым — па нижней балке рамы подвиж­
ной площадки, которая при реверсировании двигателя меняет на­
правление своего движения. Перемещение сварочной машины 3
(рис. 18.7, в) по монорельсу 2 обеспечивается приводом, который
238
состоит из электродвигателя 1, редуктора 7, приводного бараба­
на 6, натяжного блока 4 и каната 5. Приводы включаются с пуль­
тов управления. Ограничение пределов перемещения сварочных
машин и подвижных площадок обеспечивается конечными выклю­
чателями.
Рис. 18.8. Горизонтальная установка СМЖ-54Б для сборки и сварки арматурных
каркасов
Применяют также односторонние установки СМЖ-56 с двумя
сварочными
постами и г о р и з о н т а л ь н ы е
установки
СМЖ-54Б. Горизонтальная установка (рис. 18.8) имеет одну под­
весную сварочную машину /, закрепленную на поворотной консо­
ли 2, с подвешенными сварочными клещами 3. Вылет консоли око­
ло 2 м и поворот до 120°. Кондуктор 4 расположен на вращаю­
щейся в горизонтальной плоскости подставке, укрепленной на те­
лежке 5, которая может передвигаться по направляющим, что обес­
печивает сварку пространственных каркасов размером до 3000Х
Х3000 мм при установленной мощности сварочного трансформато­
ра установки 75 кВ-А. Горизонтальные установки с поворотными
(на 360°) кондукторами могут быть использованы для изготовле­
ния арматурных каркасов большой длины при сравнительно не­
больших размерах в поперечном сечении.
§ 18.3. Многоточечные контактно-сварочные машины
Многоточечные сварочные машины служат для массового про­
изводства плоских каркасов и сеток и пространственных каркасов.
Это высокопроизводительные автоматические и полуавтоматиче­
ские многоэлектродные машины, специализированные на выпуске
определенной продукции.
Многоточечные машины МТМК-2ХІ50 и МТМК-ЗхЮО служат
для автоматической сварки плоских арматурных каркасов шириной
до 775 мм из продольных стержней (2.. .6 шт.) диаметром 4.. .25 мм.
и поперечных стержней 4...21 мм. Машина (рис. 18.9) состоит из
239
сварной станины /, пневмогидравлических преобразователей 2,
обеспечивающих сжатие электродов, скобы 3 с электрододержателями, механизма 4 подачи поперечных стержней из бункера, сварочных трансформатором 5, каретки 6 для перемещения каркаса на
шаг, переключателя ступеней 7, амортизирующего устройства 8,
Рис. 18.9. Машина МТМК-ЗхЮО для сварки плоских арматурных каркасов
направляющего устройства 9 для готового каркаса, крана 10 для
подвода сжатого воздуха и пульта управления 11. К каждому из
трех сварочных трансформаторов мощностью по 100 кВ-А под­
ключено по два электрода.
Механизмы машины обеспечивают в необходимой последователь­
ности подачу под сварочные электроды поперечных стержней на
продольные и сварку в точках пересечения продольных и попереч­
ных стержней, перемещение каркаса в продольном направлении
на заданный шаг. Стержни к машине подают предварительно очи­
щенными, выправленными и нарезанными. Производительность ма­
шины до 360 м/ч готового каркаса.
Многоточечные машины АТМС-14Х75-4 (рис. 18.10, а) — наи­
более распространенные плоскосеточные машины, предназначенные
240
для автоматизированной сварки сеток шириной до 3800 мм из стер­
жней диаметром 3. ..12 мм, с шагом 100. ..300 мм. Машина имеет
пульт управления /, станину 2, трансформатор 3, систему охлаж­
дения электродов 4, каретку 5 с пневмоприводом для перемещения
Рис. 18.10. Автоматическая миогоэлектродная машина АТМС-1 4 x 7 5 -4
сварки широких плоских сеток:
для
а — общий вид, б — продольный разрез
готовой сетки и протягивания продольных проволок. В момент
остановки каретки поперечные стержни из бункера 9 механизмом
подачи 8 подают под электроды и приваривают к продольным про­
волокам. Электроды сжимают проволоку пневмоцилиндрами о, в
которые сжатый воздух поступает по шлангам 7.
На продольном разрезе машины (рис. 18.10, б) показаны стани­
на /, сварочные трансформаторы 2 , нижние 3 и верхние 6 электро241
додержатели, механизм 10 захвата и отсечки, механизм подачи
поперечных стержней с клещевыми захватами 5, механизм 4 пере­
мещения сетки, приемное устройство 9, зажимные пневмоцилинд­
ры 7, пневмоцилиндр 8 приемного устройства и пневмоцилиндр 11
для перемещения рамы.
Автоматизированная поточная линия с машиной АТМС-14Х75-7
(рис. 18.11, а) служит для изготовления арматурных сеток при по­
даче продольных и прперечных проволок непосредственно с кату­
шек. После подачи под электроды и сжатия ими поперечная прово­
лока отрезается специальными ножами. Машина имеет ножницы
продольной резки, что позволяет получать сетки различной шири­
ны, разрезая 3800-миллиметровое полотнище на более узкие поло­
сы. Сетку можно резать в поперечном направлении гильотинными
ножницами по заданной длине и пакетировать или свертывать в
рулоны не разрезая.
;
~
Сварочная машина в автоматизированной линии комплектуется
вспомогательным оборудованием. Линия включает консольный
кран 1, бухтодержатели 2, козлы 3 для мерных прутков и направ­
ляющих роликов, машину 4 для стыковой сварки, электроточило 5
для заточки торцов соединяемых проволок, станок 6 для правки
продольной арматуры, многоэлектродную машину 7 точечной свар­
ки, устройство 8 для подачи поперечной проволоки, ножницы 9 и 10
соответственно для продольной и поперечной резки сетки, роль­
ганг 11 для подачи сетки в пакетировщик, разделитель 12 для ук­
ладки продольно разрезанных сеток, пакетировщик 13, контейнер
15 для пакетов готовых сеток и установку 14 для намотки сеток в
рулоны. Разматываемая из бухт проволока имеет остаточные на­
пряжения изгиба, которые в натянутом состоянии незаметны, но
вызовут коробление и изгиб сваренной сетки, как только она будет
разрезана и освобождена от натяжения. Поэтому продольные и по­
перечные элементы сетки перед сваркой должны быть выправлены
на роликовых правильных устройствах, которые комплектуют по
числу проволок, подаваемых под электроды сварочной машины, и
закрепляют на опорной раме.
Блок правйльных роликов (рис. 18.11, б) состоит из корпуса 1,
крышки 3, рычагов 4, шарнирно соединенных с корпусом, прижим­
ных роликов 5, дожимных винтов 6, обеспечивающих поворот ры­
чагов и требуемый для правки многократный изгиб протягиваемой
через устройство проволоки. Рычаги и ролики посажены на осях 7 ,
закрепленных Планками. Пров<?лока в кольцевой паз первого из
роликов направляется втулкой 2, установленной на передней стен­
ке корпуса.
При вертикальном расположении корпусов блоков правильных
роликов правңа происходит лишь в одной плоскости, что не всегда
обеспечивает требуемое качество правки. Гарантированную правку
обеспечивают правйльные устройства СМЖ-288-1А, у которых кор­
пусы блоков закреплены на раме под углом 45 ° с наклоном в про­
тивоположных направлениях и два параллельных правйльных уст242
«
Е« у£ £ Я В 9 рЦ і
Т/ ••••*»■«! .
\
І
/
n
w
f
t
f
i /
n
,
.
роиства (одно из них повернуто в горизонтальной плоскости на
180) обеспечивают правку проволоки в двух взаимно перпендику­
лярных плоскостях, так как каждая проволока последовательно
проходит через два блока роликов.
Бухты проволоки устанавливают краном на бухтодержатели.
Трехъярусный бухтодержатель СМЖ-58 (рис. 18.12) состоит из
фундаментной
плиты
1,
трубчатой колонны 2, трех
кронштейнов 3, на оси кото­
рых надеты барабаны 4. Б а­
рабан представляет собой
трубу-ступицу 5 с запресованными втулками; к ниж­
ней части трубы-ступицы
приварена крестовина с обо­
дом. Наклонные ступицы 6
в верхней части объединены
j кольцом 7 и образуют как
бы усеченный конус, на ко­
торый надевают бухту про­
волоки. Выступающие кон­
цы спиц имеют шайбы, кото­
рые проходят в отверстия
крышки 8 и удерживают ее
после поворота на некото­
рый угол. При разматыва­
нии проволоки барабан вра­
щается на оси кронштейна.
Его вращения по инерции не
допускает тормозная на­
кладка 9, прикрепленная к
кронштейну. Для заправки
новой
бухтой
проволоки
Рис. 18.12. Трехъярусный бухтодержатель
нижние барабаны вместе с
СМЖ-58
кронштейнами разворачивают на 180°.
Разматываемые с бухт проволоки направляют системой верти­
кальных роликов и одним горизонтальным роликом в правйльное
устройство. При производстве узких арматурных сеток и каркасов
для направления в правйльное устройство сматываемой с бухтодержателя проволоки применяют отклоняющее устройство СМЖ330. Такое устройство состоит из сварной колонны, на кронштейне
которой установлена ось с направляющим колесом. Катушки с про­
волокой краном укладывают на бухтодержатели, концы проволок
пропускают через направляющие и правильные ролики, заправля­
ют продольные и поперечную проволоки в подающее устройство и
включают линию. При 36 продольных проволоках диаметром 3 ...
12 мм применяют поперечную проволоку диаметром 3... 8 мм, соче244
тая их в сетке в соответствии с проектом. Продольный и попереч­
ный шаги можно менять при наладке машины, а во время ра­
боты они остаются неизменными. Однако для некоторых изделий
целесообразно применять сетки с переменным шагом поперечных
прутков. На некоторых заводах этого достигли, заменив пневмо­
цилиндр привода каретки серийной машины модернизированным
цилиндром, имеющим перегородки и два поршня, каждый из ко­
торых управляется отдельно и имеет заданный ход.
Лучшая из шаговых машин (АТМС-14Х75-10) при установ­
ленной мощности трансформаторов 580 кВ-А, диаметрах свари-,
ваемых стержней до 10...12 мм и ширине сетки 3800 мм обеспечи­
вает максимальную производительность до 360 м/ч, что для мас­
сового производства сеток недостаточно. Разрабатываются более
совершенные конструкции машин непрерывного действия, которые
сваривают сетку роликовыми электродами в процессе ее движе­
ния и обеспечивают в 8 ... 10 раз большую производительность по
сравнению с шаговыми машинами.
Машины для изготовления объемных каркасов. Машины для
сварки объемных каркасов обеспечивают наиболее эффективное
изготовление арматурных каркасов для таких массовых деталей
сборного железобетона, как сваи, колонны, ригели, трубы, руд­
ничные стойки, опоры светильников и линий электропередач
(Л Э П ). Объемные арматурные каркасы получают также гибкой
плоских сварных сеток и сваркой плоских элементов. На маши­
нах непрерывного действия каркасы получают навивкой спираль­
ной арматуры на продольные стержни и приваркой ее роликовыми
электродами. При этом каркас может вращаться или только пере­
мещаться в продольном направлении.
На схеме рис. 18.13, а показан принцип действия машины с
вращающимся в процессе-навивки и сварки каркасом, продоль­
ные стержни для которого заготовлены предварительно. На схеме
рис. 18.13, б видно, что продольные стержни вращающегося кар­
каса непрерывно поступают с катушек в направляющее устрой­
ство. Катушки установлены в бухтодержателе, который вместе
с каркасом вращается вокруг горизонтальной оси. Машина, по­
казанная на рис. 18.13, в, обеспечивает вертикальное перемещение
каркаса без его вращения, с навивкой спирали катушкой, обегаю­
щей каркас при вращении стола. На трех схемах показаны про­
дольная арматура 1, планшайбы 2, опорные ролики 3 , сварочные
роликовые устройства 4, упорные кронштейны 5, готовые каркасы
6, тянущие устройства 7, катушка 8 с проволокой для спирали и
приемное устройство 9. Машины снабжены роликовым сварочным
устройством, которое обеспечивает сварку спиральной и продоль­
ной арматуры в точках их пересечения. Двухскоростной привод
осевого перемещения каркаса или его вращения позволяет менять
шаг навивки спирали, увеличивая плотность арматуры по краям
каркаса, что необходимо, например, для каркасов свай и труб.
245
г
С т а н о к СМЖ-88 (рис. 18.14) предназначен для спиральной
навивки арматурной проволоки на штампованные полосы и полу­
чения раструбного каркаса, используемого при изготовлении на­
порных железобетонных труб виброгидропрессованием. Станок
состоит из станины, передней и
задней бабок, каретки, сменно­
го ротора, приводов вращения
ротора и наклона задней баб­
ки, механизма подачи и пере­
мещения каретки, а также
вспомогательных
устройств.
Станина сварной конструкции
из прокатных профилей выпол­
нена раздельной под переднюю
и заднюю бабки с их привода­
ми и под каретку с механизмом
подачи. Станина для катушки
1 выполнена в виде фундамент­
ной рамы с двумя стойками, на
подшипниковые опоры кото­
рых опираются ось катушки и
тормоз.
Передняя бабка представ­
ляет собой барабан 6, с одной
стороны опирающийся привод­
ным валом на подшипник 5, а
с другой — опорным бандажом
на ролик 7. Со стороны банда­
жа
барабан
заканчивается
планшайбой с фланцем 8, к ко­
торому прикрепляется ротор 9.
Барабан, а с ним и ротор вра­
щаются от электродвигателя 2
через редуктор 3 и цепную пе­
редачу 4. На роторе, который
Рис. 18.13. Схемы машин для сварки
имеет
коническую
раструбную
объемных каркасов:
и цилиндрическую части, по
а — с вращающимся каркасом из предвари­
образующим шарнирно укреп­
тельно заготовленных продольных стержней,
б — то же, с подачей продольных стержней с
лены направляющие 10, к ко­
катушек, в — с навивкой спирали вращающим­
ся столом
торым прикреплены штампо­
ванные полосы. При штампов­
ке полос по их длине с шагом, соответствующим шагу навивки
спирали, образуются «язычки», которыми витки арматурной про­
волоки прочно'соединяются с полосами в пространственный каркас.
Своей цилиндрической частью ротор во время навивки спирали
опирается на пиноль задней бабки 11, представляющей собой свар­
ной кронштейн. При установке ротора осевое перемещение пиноли
осуществляют вручную штурвалом 12. Кронштейн задней бабки
246
Рис. 18.14. Станок СМЖ-88 для изготовления спиральных каркасов труб
опирается на станину 13 посредством оси, которая по окончании
навивки каркаса и при включении электродвигателя 14 с помощью
клиноременной передачи и винтовой пары поворачивает кронштейн
на 90°; он занимает горизонтальное положение и не препятствует
съему каркаса с направляющих ротора. Для облегчения съема кар-
Ж
Рис. 18.15. Установка СМЖ-117А для изготовления каркасов труб
каса направляющие несколько смещаются к оси ротора специаль­
ным устройством.
,
По направляющим станины 15 при вращении ходового винта 16
перемещается каретка 17 с механизмами подачи проволоки. Карет­
ка быстро перемещается от задней бабки к передней от привода
с электродвигателем 18 и червячным редуктором 19. Рабочий ход
каретки согласован с вращением ротора, так как ходовой винт, как
и ротор, вращается от электродвигателя 2 через редуктор 3 и до­
полнительную цепную передачу на редуктор 20. На каретке также
установлен зависимый механизм поперечной подачи, который обес­
печивает навивку спирали на раструбную часть каркаса. Этот ме­
ханизм может отключать продольное перемещение каретки, что не­
обходимо при получении и закреплении первого витка спирали.
Электродвигатель главного привода постоянного тока получает
питание от мотор-генератора 21 и позволяет в широких пределах
менять частоту вращения ротора — от 6,5 до 40 мин-1 при скорости
подачи арматуры в процессе навивки спирали от 11 до 150 м/мин
в зависимости от диаметра трубы, для которой изготовляется кар­
кас (500, 700, 900, 1000 и 1200 мм). Производительность станка
7... 10 каркасов в смену.
У с т а н о в к у СМ Ж -117А применяют для навивки и сварки ар­
матурных каркасов раструбных безнапорных железобетонных труб
диаметром от 400 до 1500 мм и длиной 5 м. Установка (рис. 18.15)
состоит из станины с опорной стойкой 1 для подшипника привод­
ного вала 2 и продольными направляющими 11, по которым на
248
и
катках приводом 9 перемещается каретка 8. На валу укреплена при­
водная планшайба 4, опирающаяся иа ролики и вращающаяся от
четырехскоростного электродвигателя, передачи 12 и зубчатой венцовой пары. Планшайба имеет сменную оправку с направляющими
для продольных стержней, которые при установке проходят через
отверстия в кольцах 3 и поддерживаются ими.
\
о
Рис. 18.16. Установка СМЖ-420 для сварки арматурных каркасов ж елезобе­
тонных труб
Концы стержней закрепляют в оправке 6, опирающейся на шпин­
дель 7 каретки, когда она находится рядом с планшайбой. При
протяжке продольных стержней и вращении планшайбы с оправ­
ками на стержни навивается поступающая с катушек бухтодержателей 16 спиральная проволочная арматура, которая приваривается
сварочным агрегатом 15. Агрегат состоит из сварочного трансфор­
матора, сварочной головки 5, механизма ее продольной подачи 13
и поворотной платформы 14. Управление с пульта 10.
Д ля сварки арматурных каркасов железобетонных труб диа­
метрами 1400, 1600, 2000 и 2400 мм при длине 5 м применяют у с ­
т а н о в к у СМЖ-420. Ее особенность заключается в том, что про­
дольную арматуру в виде проволоки диаметром 6 мм подают не­
посредственно с трехъярусных бухтодержателей 1 (рис. 18.16),
протягивают через правйльные ролики механизма правки 2 и на­
правляют механизмом подачи 3 в сварочный агрегат 4. Сварочный
агрегат выполнен в виде стационарной рамы, охватывающей фор­
мируемый арматурный каркас кольцеобразной конструкцией, на
которой по окружности размещены 24 сварочные головки, радиаль­
но регулируемые по диаметру каркаса и приваривающие к про­
дольным проволокам спиральную арматуру, которую подает меха­
низм навивки 5 с катушки, заправленной проволокой диаметром
8 ... 10 мм. Каркас 6 продвигается вдоль приемного устройства 7,
имеющего ограждения. Д ля управления электрооборудованием и
механизмами установки имеется электрошкаф 8.
249
Расчет основных параметров. При контактной электросварке
арматурные стержни соединяются между собой благодаря разогре­
ву до оплавления теплом, выделяемым электрическим током при
прохождении его через стержни. Количество тепла (кД ж ), выде­
ляемое электротоком при прохождении участка цепи,
(18.1)
Q Щ P R t,
где /
сила тока, A; R — сопротивление данного участка цепи, Ом;
t — время прохождений тока, с.
При стыковой контактной сварке (рис. 18.17, а) свариваемые
стержни из зажимных губок электродов выступают на длину выпуска (мм)
L
вып
А>пл+ ^ ос 4 " d ♦
I)
(18.2)
где /опл — длина оплав­
ления стержня, равная
(0,3...0,4)d, мм; /ос —
длина осадки стержня,
равная (0,2...0,3)d, мм;
d — диаметр стержня,
мм.
Формула
для
расче­
Рис. 18.17. Схемы к расчету сварочных ма­
та количества тепла
шин:
(кД ж ),
выделяемого
а — при стыковой сварке, б — то же, при точеч­
ной
электрическим
током
на концах свариваемых стержней, примет вид
(18.3)
Q — (2 R „ -\-R K) I 2t,
w
согде Rex — сопротивление стержня на длине выпуска, Ом; R
величины по фор­
муле (18.1).
При точечной сварке стержней общее сопротивление R склады­
вается из сопротивления стержней и сопротивления контактов меж­
ду стержнями и между стержнями и электродами. Количество вы­
деляемого тепла в этом случае
(18.4)
Q
где Ri — сопротивление участков цепи, соответствующих схеме
(рис. 18.17, б ). \
При стыковой сварке максимальный сварочный ток в цепи при
подогреве и осадке стержней достигает 10 ООО.. .30 ООО А, что по­
зволяет сократить длительность нагрева стержней до нескольких
секунд и довести производительность неавтоматических сварочных
машин до 50...100 сварок в час. В точечных сварочных машинах
при тех же значениях сварочного тока длительность сварки сни­
жается до долей секунды благодаря большому сопротивлению
прохождению тока в точке контакта стержней.
250
Режим эксплуатации сварочных машин характеризуют продол­
жительностью включения (ПВ) (%), т. е. отношением чистого
времени включения сварочного тока ко времени цикла:'
П В = [/'/(*'+*")] 100,
'
(18.5)
где t' — время протекания сварочного тока за один цикл, с; t" —
время паузы между сварками, с.
Практически ПВ для стыковых и точечных сварочных машин
составляет 20.. .25%.
Усилие зажатия (Н) стержней при стыковой сварке
^заж = Л * / / .
(18.6)
где Р0с — необходимое давление осадки, Н; / — коэффициент тре­
ния между зажимными колодками машины и свариваемыми
стержнями; / = 0,2 .. .0,8.
Г Л А В А 19
ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ
АРМАТУРЫ
§ 19.1. Оборудование для линейного натяжения арматуры
до укладки бетонной смеся
Бетон обладает малой прочностью на разрыв, поэтому в желе­
зобетонных изделиях и конструкциях растягивающие усилия вос­
принимает рабочая арматура. Однако когда под нагрузкой желе­
зобетонный элемент деформируется и арматура удлиняется, то
при напряжениях, допустимых для стали и значительно меньших
ее предела текучести, в бетоне в растянутых зонах могут появиться
трещины.
Трещины в бетоне железобетонных конструкций недопустимы,
так как по ним к арматуре проникают влага и газы атмосферы,
вызывающие коррозию металла, что может привести к аварийному
снижению прочности арматуры. Поэтому приходится снижать рас­
четные нагрузки или увеличивать насыщение изделия арматурой,
что в обоих случаях ведет к значительному недоиспользованию
прочности арматуры, особенно при изготовлении ее из высоко­
прочной стали, а также к увеличению массы и стоимости железо­
бетонных конструкций.
Если растянутую зону бетона в изделии предварительно сжать,
то во время эксплуатации конструкция сможет воспринимать зна­
чительно большие нагрузки без образования трещин.
Предварительное напряжение бетона достигается натяжением
арматуры до укладки бетонной смеси в форму или последующим
натяжением арматуры в специальных каналах готовых элементов
251
сборных конструкций. В обоих случаях получают железобетонные
конструкции с повышенной трещиностойкостью и при равных рас­
четных нагрузках имеющие меньшие сечение и массу и меньший
расход стали по сравнению с обычными ненапряженными железо­
бетонными конструкциями.
Предварительное напряжение железобетонных деталей и кон­
струкций осуществляют тремя способами: механическим натяжени­
ем арматуры и креплением ее к упорам, удлинением арматуры
благодаря термическому ее расширению с последующим механи­
ческим креплением в нагретом состоянии, а также применением
цемента, расширяющегося при твердении. Более широко пользу­
ются двумя первыми способами, так как для получения предвари­
тельно напряженных железобетонных изделий и конструкций по
третьему способу необходимо использовать все еще дефицитный
напрягающий цемент.
Для получения напряженных железобетонных изделий арматуру укладывают линейным способом, когда одиночные стержни или
группы стержней закрепляют в зажимах и натягивают, или непре­
рывным способом, когда натянутую проволоку навивают на спе­
циальные штыри или контуры. Д ля предварительного напряжения
железобетонных изделий особенно важно создание надежного
сцепления бетона с арматурой по всей ее длине, поэтому применя­
ют арматуру периодического профиля, а гладкую проволоку сви­
вают в пряди и канаты. При расчете полного напряжения армату­
ры принимают^ар с учетом предела прочности на разрыв а в для
твердых сталей, не имеющих достаточно выраженной площадки
текучести, и предела текучести а 02 для мягких сталей классов
V
так* чтобы 0pS^= (0,65.. .0,75) (хв или а Р^ (0,85...0,95) 002.
Железобетонные изделия, в том числе и предварительно напря­
женные, изготовляют по стендовой и поточной технологии. Стен­
довая технология характеризуется тем, что изделие в процессе
производства остается неподвижным, а оборудование перемещает­
ся от поста к посту и последовательно выполняет необходимые
операции. При поточной схеме, наоборот, ряд стационарных машин
образует линию, вдоль которой перемещается форма. Линейное
натяжение арматуры осуществляют на стендах или в передвижных
формах. В обоих случаях применяют комплект специального обо­
рудования и устройств [6].
^
Стендом называют железобетонную площадку длиной 50... 100 м
и более, шириной 4 или 8 м, оснащенную формами и оборудованием
для разматывания и правки проволоки, комплектования струнопакетов заданной длины, отрезки, установки и натяжения их.
Стенды бывают пакетные — с образованием струнопакетов вне
формовочной площадки, и протяжные, у которых арматурные па­
кеты формируют непосредственно на формовочной площадке.
Пакетный стенд СМЖ-338 предназначен для натяжения пакета
продольной арматуры при производстве длинномерных, формуе­
мых центрифугированием железобетонных изделий, таких, как
252
I
00££
Т
ihAtfi
Ш
КІ
/
а
съ
/
*=:
а.
о
с
/
'jU.
к*
mi
II
0
3а .
>»
н
со
S
а.
ео
К
X
X
а)
X
к
н
C
S
X
ІІІІ
к
IMt
к
§
со1
*
\
и
е*
X
а>
н
о
\
N
sX
ч
2
х
н
а>
ооы
ас
се
С
о
и
к
а
ІВІмШІ
Г
кI
ш
г
ф
іЗ Э ' ’/ / '•/
И
<ч
s
1
/ ' Л
I
о
X
О.
опоры контактной сети электрифицированных железных дорог,
линий электропередач, опор для осветительной арматуры и т. п.
Стенд состоит из фундаментных балок, роликовых опор, неподвиж­
ного и подвижного захватов, гидроцилиндров и насосной станции.
Неподвижный захват 3 (рис. 19.1) соединен с поперечиной сварной
рамой 2, которая в зависимости от длины пакета может быть
установлена на соответствующем участке фундаментных балок I
и надежно) закреплена на них закладными пальцами. Захват осна­
щен коромыслом 4, к которому прикрепляется оголовок формы.
Н а фундаментных балках укреплены также роликовые ©поры 5,
расстояние между которыми соответствует положению бандажей
на полуформах. Подвижный захват 6 закреплен на передней тра­
версе 7, соединяющей штанги 8, которые, пройдя через втулки не­
подвижной опоры 9, соединяются со штоками гидроцилиндров 10
посредством задней траверсы 11. За ограждением 12 расположены
насосная станция 13 и пульт управления работой гидродомкратов.
Деревянный настил 14 облегчает обслуживание стенда, которое
включает крепление оголовков формы с навешенными на них
спиралями арматуры в захватах стенда, установку в оголовках ан­
керов продольной стержневой или прядевой арматуры, предвари­
тельное натяжение арматуры гидродомкратами, прикрепление к
продольным стержням изнутри распорных колец, а сверху — спи­
ральной арматуры, окончательное натяжение пакета с трехминут­
ной выдержкой, установку, заполнение и сборку формы, отключе­
ние домкратов, отсоединение захватов и передачу формы на
центрифугу.
Стенд обеспечивает натяжение пакета с усилием до 1100 кН
при ходе натяжения до 1030 мм и длине натягиваемых арматурных
пакетов до 17 м.
Передвижной гидродомкрат СМ-513Б (рис. 19.2, о) состоит из
тележки 1, рамы 2, горизонтально расположенного гидроцилиндра
4, шток которого соединен с задней траверсой 3, передней травер­
сы 6, соединенной с задней траверсой тягами 5, насосной станции
и системы управления. К натяжным устройствам стенда домкрат
присоединяют проушиной 7, а при натяжении пакета арматуры
упоры 8 предотвращают опрокидывание домкрата. Вертикаль­
ный гидроцилиндр 11 служит для подъема и опускания рабочего
дилиндра на заданный уровень натяжения пакета. Гидроцилинд­
ры питает насосная станция, имеющая электродвигатель 12, насос,
бак 9 для рабочей жидкости, систему гидропроводов и устройство
10 для управления золотниками.
Модернизированный домкрат имеет увеличенный до 1120 мм
ход поршня и тяговое усилие 1700 кН, что позволяет натягивать
пакеты, состоящие из 8.. .10 прядей.
Применяют также подвесные гидродомкраты, которые подвеши­
вают на канате с уравновешивающим контргрузом на поворотной
стреле передвижной насосной станции или на канатах грузоподъ254
I
емной тали и после натяжения и закрепления одного стержня
переносят к следующему.
Переносной гидродомкрат ДС-1500-1200 обеспечивает тяговое
усилие 1500 кН при ходе поршня 1200 мм и служит для натяжения
арматуры на стендах без ограничения высоты установки. Домкрат
состоит из цилиндра, поршня и штока с опорной головкой, ниппе­
лей рабочего и холостого хода и контрольного манометра.
Рис. 19.2. Гидравлические домкраты для натяжения арматуры:
а — передвижной СМ-513Б, б — короткоходиый с цанговыми зажимами
Переносной гидродомкрат и стационарные с большим ходом
поршня получаются слишком тяжелыми, громоздкими и неудобны­
ми в работе; но даж е и они не всегда могут обеспечить натяжение
с одной установки, так как на длинных стендах пряди арматурных
стержней, пакеты и пучки требуют ббльших перемещений конеч­
ных зажимов в связи с необходимостью выбрать слабину, устра­
нить провисание арматуры и после этого растянуть ее до расчет­
ных напряжений. В таких случаях применяют более компактные
255
короткоходные гидродомкраты с винтовыми или цанговыми за­
жимами.
Гидравлический домкрат с цанговыми зажимами (рис. 19.2, б)
состоит из гидроцилиндра с крышками и золотниковым распреде­
лительным клапаном, поршня с двойным полым штоком, тяговым
цанговым зажимом и ограничителями хода и корпуса с удержи­
вающим цанговым зажимом. Цилиндр в сборе состоит из цилин­
дрического корпуса 3, на который навинчены передняя / и задняя
9 крышки, а между ними закреплена золотниковая коробка 13 с
золотником 14 и переключателями 15. В цилиндре находится пор­
шень 2, соединенный с основным полым штоком 4 и вспомогатель­
ным полым штоком 17. На концах штоков укреплены кронштейны
11 и 19, ограничивающие ход поршня в цилиндре и реверсирую­
щие его движение, воздействуя упорами 12 и 18 на переключатели
золотниковой коробки. Упоры представляют собой винты с крон­
штейнами, что обеспечивает необходимую наладку.
Внутри основного штока укреплена конусная втулка 5 тягового
цангового зажима, к конусной поверхности которой примыкают
клиновидные вкладыши 6, сдвинутые вперед до упора фланцем
полой втулки 10 под воздействием шайбы 7 и пружины 8. К перед­
ней крышке прикреплен корпус 16, внутри которого укреплено
кольцо 20 с телескопической втулкой 21 и пружиной 22, а также
может быть вставлен и закреплен удерживающий цанговый за ­
жим с вкладышами 23 и конусной втулкой 24. Вкладыши цанговых
зажимов в нерабочем положении сдвинуты пружинами так, что их
рабочие поверхности образуют в сечении окружность меньшего
диаметра, чем диаметр арматурных стержней, которые будут натя­
нуты домкратом. Чтобы натянуть арматурный стержень, гидро- .
домкрат надвигают на стержень так, чтобы его конец прошел оба
зажима, раздвигая вкладыши и смещая их влево, сжимая пружи­
ны, и чтобы корпус гидродомкрата уперся в плиту 25 опоры стен­
да. Подача масла в гидроцилиндр вызывает перемещение поршня,
захват и растяжение стержня тяговым цанговым зажимом. При
этом стержень свободно проходит через удерживающий зажим.
При переключении золотника и движении поршня вправо удер­
живающий зажим заклинит и будет держать частично растянутый
стержень, а тяговый зажим будет по стержню проскальзывать.
Шаг за шагом стержень будет растянут до возникновения в нем
расчетных напряжений, о чем судят по показаниям манометра
гидросистемы дбмкрата.
>
Чтобы снять гидродомкрат, отсоединяют втулку удерживающе­
го зажима от корпуса и полой втулкой 10, сжимая пружину, отво­
дят от арматурного стержня вкладыши тягового зажима, после
чего домкрат-свободно снимают со стержня, который в растянутом
состоянии прочно сжат вкладышами удерживающего зажима, так
как его конусная втулка упирается в плиту опоры стенда. Вставив
и закрепив в корпусе гидродомкрата новую втулку с вкладышами,
гидродомкрат переносят к следующему стержню и натягивают его
256
таким же образом. При 150-миллиметровом ходе поршня гидро­
домкрат обеспечивает любое требуемое удлинение арматурной
плети для стержней диаметром до 40 мм.
Аналогичны устройство и принцип действия гидравлического
домкрата СМЖ-84; различие состоит в том, что его корпус имеет
Рис. 19.3. Установки дли механического натяжения арматурных стержней в
формах:
а —- с гидродомкратом передвижным, б — то же, с неподвижным, в — то же, с винто­
вым, г — с конусно-клиновым зажимом, д — с резьбовым упором и высаженными ан­
керными головками
проушины для подвески домкрата к грузоподъемным устроиствам, а золотниковая коробка и переключатели хода заменены рас­
пределительным устройством, перенесенным в насосную станцию,
размещенную на тележке. Домкрат снабжен двумя комплектами
цанговых зажимов для стержней диаметром 32.. .40 и 40.. .55 мм,
9—1386
257
развивает усилие до 1000 кН и при длине рабочего хода поршня
125 мм обеспечивает неограниченную длину вытяжки.
Натяжение арматуры в формах. Очищенную и смазанную форму,
снабженную упорными приспособлениями, подают на пост уклад­
ки и натяжения арматуры. Арматуру заданной длины снабжают
анкерными устройствами (обычно в виде концевых утолщений).
Стержневую арматуру натягивают гидравлическими или винтовы­
ми домкратами (механический способ) или электронагревом, при
котором удлиняются стержни (электротермический способ).
Установка для натяжения стержней гидродомкратом (рис.
19.3, а) состоит из насосной станции /, гидроцилиндра 2, опорной
конструкции 3 и опор 6. Форму 5 с предварительно уложенной
арматурой устанавливают на опоры. Стержни по одному захваты­
вают домкратом, перемещающимся по опорной конструкции на
каретке, натягивают и закрепляют зажимами 4, передающими на­
тяжение на борт формы. Производительнее установка (рис. 19.3, б),
снабженная более мощной насосной станцией 1 и стационарно
установленными гидроцилиндрами 3 по числу натягиваемых стерж­
ней. Соединив штоки 4 захватами 5 с арматурными стержнями,
подают рабочую жидкость через коллекторную трубу 2 во все
гидроцилиндры установки, натягивают стержни и закрепляют их
зажимами на бортах формы в растянутом положении. После бето­
нирования и твердения бетона зажимы снимают и напряженная
арматура сжимает бетон.
Установка для натяжения стержней винтовым
д о м к р а т о м (рис. 19.3, в) состоит из станины /, винтового дом­
крата 2 и привода. От электродвигателя 5 через редуктор 4, цеп­
ную передачу 3 и винт приводится в движение каретка домкрата и
траверса 6, которая с помощью зажимов 7 обеспечивает натяжение
арматурных стержней 8 в форме 9. После удлинения стержней
укрепляют торцовую стенку формы и зажимают концы стержней,
опирая зажимы на форму. Применяют зажимы с конусными втул­
ками или с упором в высаженную головку стержня. Зажим с ко­
нусными втулками (рис. 19.3, г) упирается в форму 1 и состоит из
сдвоенного клина 2, конусной втулки 3 с двумя пазами под клин,
конусных закаленных вкладышей «сухарей» 4, захвата 5 гидро­
домкрата и конца арматурного стержня 6. При удлинении стержня
клин опускается и при отключении домкрата передает усилие от
стержня через вкладыши и втулку на борт формы. На схеме рис.
19.3, д показаны головка / стержня 4, шайба 2, борта формы 3 и
5, гайка 6, втулка 7 с резьбой и захват 8 гидродомкрата. После
удлинения стержня гайку доворачивают до упора в борт формы и
отключают домкрат.
При электротермическом натяжении процесс крепления стерж­
ней значительно упрощается, так как стержень с предварительно
высаженными анкерными головками при нагревании электротоком
настолько удлиняется, что свободно укладывается в прорези упо258
ров поддона или формы, а при остывании упирается в упоры го­
ловками и остается растянутым.
К зажимам предъявляют высокие требования по надежности
крепления, так как величина вытяжки арматурных стержней
должна строго соответствовать расчетным напряжениям и сохра­
няться неизменной до набора бетоном по крайней мере 70% проч­
ности. Наибольшую надежность и простоту крепления арматурных
стержней обеспечивают анкерные головки, которые получают на
концах строго выверенного по длине стержня горячей высадкой
или холодным сплющиванием на специальных станках. При небольших объемах производства утолщения на концах стержней,
подготавливаемых к натяжению, получают, приваривая по шабло­
ну короткие отрезки арматурных стержней, называемые короты­
шами.
Расчет основных параметров. Т я г о в о е у с и л и е , создаваемое
гидродомкратом, зависит от рабочей площади поршня и удельного
давления масла в цилиндре. Тяговое усилие (Н) в зависимости от
конструкции гидродомкрата и направления главного движения
ЛР*
Р
РП,
4
или
Л (D 2 — rf2)
р
Р%
4
(19.2)
где р — удельное давление рабочей жидкости в цилиндре, Па; D —
внутренний диаметр цилиндра, м; d — диаметр штока, м; —
КПД домкрата, равный 0,95.. .0,98 (зависит от давления рабочей
жидкости и состояния уплотнений).
Тяговое усилие домкрата должно обеспечить получение рас­
четных напряжений в арматуре, т. е.
Р Ж> Р
Р расч
расч
(19.3)
расч Ап,
(19.4)
где Орасч — расчетное напряжение для предварительно напрягае­
мой арматуры, Па; А — площадь поперечного сечения проволоки.
м2; п — число проволок в пакете.
С к о р о с т ь н а т я ж е н и я (м/с) арматуры
4/7
v
Я (£>2 —
(19.5)
( Р
)
где Я — производительность насоса, м 3/с; остальное по формуле
(19.2).
* к 3
Ход поршня (мм) гидравлического домкрата
ж
—
М
§
М
й
(19.6)
где 8і относительное удлинение проволоки при ее предваритель­
ном натяжении; / — длина напрягаемой арматуры, м; 1\ — величи­
на хода поршня для выбора свободного провисания пакета или
стержня, м; а расч — расчетное напряжение арматуры, Па; £ — мо­
дуль упругости арматурной стали, Па.
Установки для электротермического натяжения арматуры. Меха­
ническое натяжение арматуры сопряжено с применением сложных
и недостаточно надежных зажимных устройств, громоздких и до­
рогих домкратов. Более эффективен (особенно для стержневой
арматуры) электротермический способ натяжения, отличающийся
простотой и надежностью. Способ основан на свойстве стали рас­
ширяться при нагревании на 1°С примерно на 0,000012 от перво­
начального размера, а при охлаждении соответственно сокра­
щаться.
!
' -‘
Для электротермического натяжения очищенные и выправлен­
ные стержни необходимой длины снабжают анкерами в виде вы­
саженных головок (утолщений) с шайбами или в виде приварен­
ных коротких стержней (коротышей). Расстояние между анкерами
определяют по шаблону. Оно должно строго соответствовать
расчетному значению 13 (рис. 19.4, а) для холодного стержня 1.
Нагретый стержень 2 удлиняется так, что свободно входит в про­
рези упоров 4, расстояние между наружными поверхностями ко­
торых / у = / 3-ЬД/ и определяет длину стержня 3 в растянутом на­
пряженном состоянии. Подготовленные стержни 14 (рис. 19.4, б)
укладывают для нагрева в пневмозажимы 3 электроконтактов 2 ,
расположенных на неподвижной опорной стойке 1 и подвижной
стойке 10, укрепленной на каретке 7. Провисание стержней умень­
шают поддерживающие изолированные ролики промежуточной
опоры 5. Пневмозажимы срабатывают одновременно при подаче
сжатого воздуха по шлангам 8 в цилиндры 9.
Стержни при нагревании удлиняются, каретка отходит, растя­
гивая пружины 6, и перемещает указатель 13 по шкале 11 до
упора в конечный выключатель 12, которым подается команда в
электрошкаф 4 на отключение тока и включение светового или
звукового сигнала. Стержни, удлиненные нагревом, за холодные
концы снимают с установки и укладывают в упоры формы, а на
установку подают следующие стержни. После снятия стержней
пружины возвращают каретку с подвижной стойкой в исходное
положение.
\
'
v
На схеме (рис. 19.4, в) показаны магнитная станция 1, транс­
форматор 2, контакты 3, подключающие стержни 5 последователь­
но к вторичной обмотке трансформатора, стойки 4 и 6, пружина
7 и конечный переключатель 8. Устройство анкеров стержней по­
казано на рис. 19.4, г.
У с т а н о в к а СМЖ-129А для электронагрева стержневой ар­
матуры работает в полуавтоматическом режиме. После укладки
стержней из стеллажа в контактные губки и нажатия кнопки
«Пуск» пневмоцилиндры опускают рычаги, зажимая стержни в
260
контактах, затем через реле времени включается ток и стержни
I удлинения на заданную
I
нагреваются до
величину; каретка пере­
мешается и срабатывает микропереключатель, ток отключается,
Рис. 19.4. Установки для электротермического натяжения стержней:
а — заготовки арматуры, б — конструктивная схема установки, в — электрическая схе­
ма, г — схема арматурных анкеров
раскрываются контакты и подается сигнал. Нагретые стержни
снимают с установки вручную и укладывают их в упоры поддона
или формы.
Производительность установки 60.. .80 стержней в час при
четырех одновременно нагреваемых стержнях из горячекатаной
стали периодического профиля при длине стержней до 7500 мм,
261
длине нагреваемого участка стержней 5200.. .6700 мм и диаметре
от 10 до 25 мм. Нагревают стержни обычно 90...180 с до темпера­
туры 350.. .500° С. Температуру нагрева рассчитывают по необхо­
димым напряжениям с учетом свойств арматурной стали. Напри­
мер, стержни из стали классов А-И и А-ІІІ (Ст5, 25Г2С), упроч­
ненные вытяжкой, не следует нагревать выше 450°С, так как при
более высокой температуре теряется приобретенная вытяжкой
прочность. Для таких сталей целесообразно применять электротермомеханическое натяжение, при котором заданное напряжение
в ней складывается из двух величин: напряжения, создаваемого
механическим устройством (30...40% ), и напряжения, возникаю­
щего при остывании арматуры, нагретой с помощью электрическо­
го тока (70...60% ). При укладке бетонной смеси температура ар­
матурных стержней не должна превышать 100°С.
Расчет основных параметров. Д л и н у а р м а т у р н о й з а г о ­
т о в к и /э (мм), подлежащей электротермическому натяжению и
равной расстоянию между опорными поверхностями временных
концевых анкеров, рассчитывают по формуле
А/ф —т Д/д.
(19.8)
где /у расстояние между наружными гранями упоров на фор­
мах, поддонах и стендах, с учетом конструктивных особенностей
упоров, мм; А/с — величина, учитывающая деформацию контакт­
ных элементов анкеров и упоров, мм; Д/ф — продольная деформа­
ция формы, поддона, опорных конструкций стенда при натяжении
арматуры, мм; А/0 — полное расчетное удлинение натянутой арма­
турной заготовки в холодном состоянии, обеспечивающее макси­
мальное расчетное напряжение, мм.
Значения Д / с и Д / ф определяют опытным путем, а Д/0 рассчи­
тывают по формуле
(19.9)
(19.10)
где а о заданное контролируемое предварительное напряжение
арматуры, Па; Р — верхнее предельное отклонение от заданного
напряжения, Па, принимаемое в зависимости от длины изделия
/и (табл. 19.1); £ ан — нормативный модуль упругости арматурной
стали, Па (для стержневой арматуры £ ан= 2 - 1 0 п Па, для высоко­
прочной проволоки £ ан= 1 ,8 - 1 0 11 Па).
Если арматурную сталь используют в состоянии поставки, то
длина отрезаемого стержня
»о— /3-)-2а,
(19.11)
где I — длина арматурной заготовки, мм; а — длина конца стерж­
ня, расходуемая на установку или образование временного конце­
вого анкера, мм.
262
Т а б л и ц а 19.1. Допустимые предельные отклонения
предварительного напряжения и удлинения арматуры
от заданного значения
О тк л о н е н и я , мм
П оказатели
я
Я, 10е Па
Д/о, мм
Л/у, мм
Л/з, мм
5
±1000
4
—2
+2
—
.
6*5
9,5
13
іб
19
25 и более
±600
—4
—2
±700
—6
—3
±600
—7
—3
±550
—8
—4
±500
—9
—4
+ 2
+3
+4
+4
+5
±450
-10
—5
+5
j
Если после образования или установки анкеров арматурный
стержень будет упрочнен вытяжкой на 3,5% для сталей 25Г2С и
35ГС и на 5,5% для стали Ст5 (удлинение т составит соответст­
венно 0,035 и 0,055 первоначальной длины), то длина (мм) отре­
заемого стержня
/ о = / э/( 1
(19.12)
У д л и н е н и е а р м а т у р ы происходит в результате объемно­
го расширения материала при нагревании. Длина (мм) стержня,
нагретого до определенной температуры,
/ , W , (1+«*</,—/ 0)1,
(19.13)
где 13— первоначальная длина равномерно нагреваемого стержня',
м; / „ — конечная температура арматуры, °С; t0 — начальная темпе­
ратура (температура окружающей среды), °С; а — коэффициент
теплового расширения материала [для стали а ~ 12* 10~6 м/(м-°С)].
При tHarp~= tK—to удлинение стержня
А/ , = / , —/3
(19,14)
или
А/,=а/нагрыз(19.15)
Это удлинение должно обеспечить крепление стержня на упо­
рах формы и возникновение в нем расчетных напряжений при
остывании. Практически принимают
А/(= Ш 0,
(19.16)
где k — коэффициент, учитывающий необходимое превышение
фактического удлинения по сравнению с расчетным, которое ком­
пенсирует зазоры между анкерами стержня и упорами формы в
момент укладки и сокращение длины стержня из-за некоторого его
охлаждения при переносе с электротермической установки к фор­
ме ( k ~ 1,4.. .1,6).
Более точно термическое удлинение арматурной заготовки рас­
считывают по формуле
Al t —
c t -\-
А/0+ А /ф -{- А/с,
(19.17)
263
где Ct дополнительное удлинение арматуры, обеспечивающее ее
свободную укладку в упоры с учетом остывания при переносе к
упорам и равное 1 мм на 1 м длины арматурной заготовки;
остальные величины по формуле (19.8).
При удлинении стержневой арматуры электронагревом для
удобства обслуживания у стержней оставляют холодные концы, а
участок стержня меж^у ними нагревают до более высокой темпе­
ратуры. В этом случае предельное удлинение нагреваемого уча­
стка
= /ка (tp - t0),
(19.18)
где /к — длина нагреваемого участка арматуры (расстояние между
токоподводящими контактами установки), мм; а — коэффициент
теплового расширения арматурной стали, °С-1; /р — рекомендуемая
или максимально допустимая температура нагрева арматуры, °С;
*о — температура окружающей среды, °С.
/
Значение Altp должно быть больше или равно ДIt.
Т е м п е р а т у р у н а г р е в а (°С) арматуры рассчитывают по
формуле, полученной преобразованием формул (19.9), (19.10),
(19.15) и (19.16);
*
k (On + P) I
t
H
a
r
P
_
a
£
“
/
(19.19)
3
Так как /у« / э, то формула
4
. . . * ( « 0 'T- Р )
Н1,ГР
(19.20)
r t af '
Наличие холодных концов стержня при нагреве участка /у при­
дает формуле (19.20) иной вид, учитывающий некоторое повыше­
ние температуры нагрева для сохранения расчетного значения оо
по всей длине стержня после его охлаждения в форме. В этом
случае
t
Р) U
aE»lK
— * ( со +
иагр
/ 1Q ОІ \
(1 S U 1 )
’
П р о д о л ж и т е л ь н о с т ь н а г р е в а Т (с) и с и л у
I (А) приближенно определяют по формулам
\
тока
T = s\2 d ,
(19.22)
/ = 5 5 d,
(19.23)
где d — диаметр нагреваемого арматурного стержня, мм.
Расчетные напряжения при растяжении для высокопрочной
проволоки определяют из соотношения
(0 ,5 6 ...0 ,6 )а в,
(19.24)
°0тах
где ав — временное сопротивление арматурной
жении, Па.
264
стали при растя­
I
Меньшее значение принимают для высокопрочной гладкой
ар
матуры класса В-ІІ, большее — для высокопрочной арматуры пе
риодического профиля класса Вр-11.
§ 19.2. Оборудование для непрерывной навивки
напряженной арматуры
Чтобы получить предварительно напряженные железобетонные
конструкции, помимо линейной укладки и натяжения арматуры
применяют непрерывную навивку на опорные штыри или контуры
форм и поддонов предварительно натянутой с заданным усилием
арматурной проволоки. Для навивки применяют специальные навивочные машины с возвратно-поступательным и вращательным
движением рабочего органа.
Арматурно-намоточная машина 6281Б предназначена для непрерывной навивки предварительно напряженной арматурной прово­
локи на штыри или контуры поддонов и форм при конвейерном
и агрегатно-поточном способах производства многопустотных па­
нелей перекрытий, балок, ригелей и других железобетонных изде­
лий, испытывающих деформации изгиба. Навивку ведут ысокопрочной проволокой диаметром до 5 мм или двухпроволочными
прядями при диаметре пряди до 6 мм.
Машину на посту навивки устанавливают стационарно, а под­
доны-вагонетки периодически проталкивают по рельсам конвейер­
ной линии под рабочий орган машины. При агрегатно-поточном
способе производства поддоны подают краном и устанавливают
на вагонетку, которая в этом случае входит в комплект оборудова­
ния поста навивки.
Машина состоит из портальной рамы 1 (рис. 19.5), моста 2 ,
каретки 9, привода 10 движения каретки, привода 21 движения
моста, рамы с механизмами подачи проволоки и ее натяжения.
Портальная рама сварной конструкции представляет собой четы­
ре стойки, попарно соединенные балками, под которыми по рель­
сам проходят поддоны-вагонетки. По балкам уложены рельсы, на
которые неприводными колесами опирается мост. Рамы тележек
моста соединены продольными балками; по их верхним полкам
уложены рельсы, на которые опирается каретка и продвигается по
ним вдоль моста и расположенного под ним поддона.
Привод каретки смонтирован на одной из тележек моста. Он
состоит из опорной рамы 11, электродвигателя 10, редуктора, отходящего от него на обе стороны вала, передающего двумя цепны­
ми передачами 12 вращение ведущим звездочкам двух цепных
передач 3, обеспечивающих возвратно-поступательное движение
каретки.
К соединительным шарнирам двух звеньев каждой цепи при­
креплены концы водила 8; оно проходит через вертикальные ще­
левые отверстия боковых стенок корпуса каретки и при движении
верхних ветвей цепей в сторону натяжных звездочек перемещает в
т
Л»
т
_-А . -
.
-
:
„_
_
_
_____ ________
_
•
-
__ _____________ ■
_
V9
________ ____
___
_
265
этом же направлении и каретку. Водило при огибании натяжных
звездочек звеньями цепи, к которым оно прикреплено, по щелевым
отверстиям опустится и, двигаясь с нижними ветвями цепей в сто­
рону приводных звездочек, будет передвигать в этом ж е направле­
нии каретку, т. е. без реверсирования двигателя. При его непре­
рывной и равномерной работе каретка будет двигаться возвратно-
Рис. 19.5. Схема арматурно-намоточной машины 6281Б
ш
поступательно, последовательно навивая арматуру на штыри под­
дона.
■
. ■г
-•
Пиноль 4 укреплена на каретке машины таким образом, что
при достижении кареткой крайнего левого положения пиноль спе­
циальным механизмом 5 сдвигается в поперечном направлении к
противоположной стенке каретки, а при крайнем правом положе­
нии каретки возвращается на исходную позицию. Механизм попе­
речного передвижения пиноли состоит из двух звездочек, укреп­
ленных на осях в стенках каретки, шарнирно-пластинчатой цепи,
охватывающей звездочки и концами прикрепленной к ползуну
пиноли, а также упоров, воздействующих на звездочки в конце
пути движения каретки по мосту. В каретке установлен механизм
6 вертикального перемещения пиноли для периодической установ­
ки ее в заданном положении по высоте над поддоном. Механизм
состоит из винтовой и конической зубчатой передач и приводится
в действие вручную. Д ля дистанционного управления механизм
снабжен электродвигателем и редуктором. Д ля приема двух про­
волок в верхней части пиноли прикреплены обоймы двух роликов
7 с канавками, с которых проволоки проходят по оси пустотелого
шпинделя пиноли и выдаются на штыри нижним поворотным ро­
266
ликом 23. Прядевая арматура при навивке подается с одной сто­
роны машины; используется в этом случае один верхний ролик.
На отдельной сварной раме, установленной параллельно мо­
сту, смонтированы два бухтодержатели с катушками и ловителями
связок, два механизма подачи и механизм натяжения проволок.
Бухтодержатель 18 имеет тормоз, препятствующий инерционному
вращению катушки 19, и ловитель связок 17, а выдающий меха­
низм 16 кроме электродвигателя, редуктора и барабана с несколь­
кими витками проволоки имеет правйльно-тормозные ролики и
профилирующее устройство, которое при протяжке проволоки
наносит на ее поверхность небольшие вмятины, способствующие
лучшему сцеплению арматурной проволоки с бетоном.
Из механизма подачи проволока поступает на систему подвиж­
ных и неподвижных блоков накопительного полиспаста механиз­
ма натяжения. К обойме подвижных блоков подвешена клеть 15
с расчетным грузом, обеспечивающим заданные напряжения в на­
тягиваемой проволоке. Величину груза можно менять. Клеть пере­
мещается в направляющих рамы 14. Натянутая проволока при
отключенном двигателе механизма выдачи расходуется из полис­
паста запаса, клеть постепенно поднимается и в крайнем верхнем
положении включает привод механизма подачи, который выдает
проволоку в несколько большем количестве, нежели она расходу­
ется. Это ведет к медленному спуску клети и отключению ею при
достижении крайнего нижнего положения привода подачи.
При обрыве проволок клеть в направляющих удерживается от
падения механизмом ловителя. Системой направляющих блоков 13
проволока подается с блоков механизма натяжения на верхние ро­
лики пиноли, затем на нижний выдающий ролик и на штыри под­
дона 20, который на время навивки фиксируется в заданном поло­
жении гидродомкратами 24. На бухтодержатели катушки с прядевой или проволочной арматурой устанавливаются тельфером.
Периодическое перемещение моста машины обеспечивается
индивидуальным приводом, который состоит из электродвигателя
21, редуктора 22, вала и цепной передачи 25. Цепь 26 огибает
приводную и натяжную звездочки и своими концами прикрепляет­
ся к мосту. На мосту машины смонтирован механизм закрепления
начала и конца намотки, удерживающий специальным носителем
натянутую проволоку так, что ее свободный конец можно закре­
пить на штыре поддона перед навивкой, а по окончании навивки
и закрепления на последнем штыре проволоку можно отрезать.
Управляют механизмами с пульта, расположенного на одной из
опор портальной рамы моста.
Навивка ведется в определенной последовательности. Закрепив
свободный конец проволоки, выходящий из пиноли, на первом
штыре поддона, поданного под мост машины, отключают носитель,
удерживающий натянутую проволоку, и включают привод карет­
ки Когда ось неподвижного моста совпадает с осями двух проти­
воположных штырей поддона, на них навивается натянутая прово267
лока, выдаваемая нижним роликом пиноли при ее продольном
движении с кареткой от штыря к штырю и поперечном движении,
когда штырь плотно охватывается проволокой по дуге. После за­
данного числа проходов мост продвигают на шаг и проволока с
первого штыря переходит на четвертый и начинается навивка на
следующую пару штырей. Число витков учитывается и управляется
счетным механизмом, который может быть заранее настроен на
требуемую схему навивки. По окончании навивки проволоку за­
крепляют на последнем штыре, имеющем специальную канавку,
захватывают носителем и отрезают. При навивке пространствен­
ного каркаса поддон оборудуют упорами требуемой высоты и
после навивки арматуры в нижней плоскости поднимают пиноль
механизмом подъема и продолжают навивку в верхней плоскости.
При механическом натяжении проволоки до полных расчетных
напряжений и малых диаметрах опорных штырей при их огибании
возможны обрывы навиваемой проволоки, что связано с простоями
и потерями арматурной стали. Значительно повышается надеж­
ность работы машины и снижаются нагрузки на ее механизмы при
сочетании механического натяжения (до 30% расчетного усилия)
с электротермическим удлинением навиваемой проволоки и ее
полным натяжением при остывании в навитом на штыри положе­
нии. В этом случае установку снабжают трансформатором мощ­
ностью 75 кВ-А и проволоку на участке от выдающего механизма
до роликов пиноли нагревают до 400°С электрическим током силой
до 500 А при напряжении не более 40 В. Машина обеспечивает
навивку напряженной арматуры для изделий шириной до 2500 мм,
длиной 3500.. .6800 мм и высотой до 350 мм при расстоянии меж­
ду плоскостями с навитой напряженной арматурой до 200 мм.
Арматурно-намоточная машина ДН-7 служит для непрерывной
навивки проволочной арматуры при производстве предварительно
напряженных плоских железобетонных изделий стендовым спо­
собом. Навивка ведется по заданной схеме на штыри стенда в
продольном направлении при реверсивном движении машины и в
поперечном направлении при реверсивном движении каретки.
Подъем и опускание выдающего устройства позволяют навивать
арматурную проволоку на разных уровнях.
Машина (рис. 19.6, а) состоит из платформы 9, перемещающей­
ся на колесах по рельсам от привода 10, механизма 2 подачи
арматуры, механизма натяжения 1 с грузом и системой блоков,
поперечной балки 7 с кареткой, штоком 6 и приводом 8 попереч­
ного хода, крана-укосины 3 для установки катушек 4 с проволокой
на бухтодержатель, токоснимателя 11 для питания электрообору­
дования и пульта управления 5. На схеме рис. 19.6, б показаны
катушки 1, механизм подачи проволоки, имеющий раму, правиль­
ные ролики 2, профилирующие валки 3, тормозные диски 4 с при­
водом от электродвигателя 5 через червячный редуктор и две ди­
сковые тормозные муфты. Далее проволока по блокам 6 механиз­
ма натяжения с грузом 11 проходит через полый шток 8 каретки
268
1
7, огибает выдающий ролик 9 и закрепляется на штыре 10 стенда.
Машина навивает арматурный каркас из одной или двух
проволок
j
Рис. 19.6. Арматурно-намоточная машина ДН-7:
а — общий вид. б — кинематическая схема
диаметром соответственно 5 или 3 мм с напряжением до 200 МПа
в результате механической тяги и до 400 МПа при нагреве арма­
туры электрическим током. Скорость передвижения машины О Д ..
0,9 м/с, каретки — 0,3. ..0,5 м/с. Установленная мощность электро­
двигателей 27,5 кВт.
§ 19.3. Оборудование для натяжения и навивки
арматуры на затвердевший бетон
Железобетонным деталям и конструкциям можно сообщить
предварительное напряжение после набора бетоном достаточной
прочности. Для этого арматуру в виде стержней, проволоки или
канатов вводят в специальные каналы, натягивают, закрепляют и
обеспечивают сцепление ее с основным материалом изделия, на­
гнетая насосом раствор в канал.
Стержневая арматура представляет собой стержень заданной
длины, к концам которого приварены концевые части с резьбой.
269
Домкрат соединяют с резьбовой частью, стержень удлиняют вытя­
гиванием на расчетную величину, гайку доворачивают до упора
в шайбу и анкерную плиту, примыкающую к поверхности бетона,
затем домкрат снимают, а возникшие в стержне во время его натя­
жения растягивающие усилия передаются бетону в виде напряже­
ний сжатия.
Гидравлический стержневой домкрат СМЖ-82 (рис. 19.7, а)
предназначен для напряжения стержневой арматуры и может быть
использован для натяжения ее в каналах затвердевших железо­
бетонных изделий и превращения их в эффективные предваритель­
но напряженные. Гидродомкрат состоит из цилиндра 1, поршня 2
со штоком 3, захвата 4 со сменной гайкой 5 и упора 6. Гайку дом­
крата навинчивают на резьбу арматурного стержня, домкрат упи­
рают в анкерную плиту и подают масло от насосной станции в
левую полость цилиндра, осуществляя натяжение. Ключом с тре­
щоткой вращают шестигранную втулку до упора стержня в анкер­
ную плиту, переключают маслопроводы и отключают домкрат.
Чтобы облегчить работу, домкрат подвешивают за рым-болт к
консольной металлической конструкции, укрепленной на тележке
насосной станции. Усилие натяжения гидродомкрата 630 кН,
ход поршня 315 мм, диаметр натягиваемых стержней 28. ..40 мм,
число одновременно натягиваемых проволок диаметром 5 мм,
объединенных гильзовым анкером с резьбой, до 30 шт. Проволоч­
ные пучки и пряди натягивают специальными домкратами, имею­
щими клиновые зажимы по числу проволок пучка.
Гидродомкрат СМЖ-81 (рис. 19.7, б) состоит из гидроцилинд­
р а / с шайбой 4 и клиньями 5 для натяжения арматуры, поршня 2
с пустотелым штоком 3, заканчивающимся упорным наконечником
8 с прорезями 9 и устройства для запрессовки анкерной пробки,
имеющего поршень 6, шток 7 и возвратную пружину 10. Проволо­
ки, образующие пучок, выводят из канала железобетонной балки
через коническую втулку анкерной плиты, разводят по образую­
щим конуса и прижимают к втулке анкерной пробкой. Проволоки
пропускают через прорези 9 и заклинивают в опорной шайбе 4
клиньями 5. Цилиндр ) под давлением масла, поступающего в
него, перемещается по неподвижному штоку до получения требуе­
мого натяжения проволоки, которое определяют по манометру
гидросистемы. После этого масло подают внутрь штока 3, штоком
7 запрессовывают коническую пробку в коническую втулку, закли­
нивая проволоки между ними. Затем переключают гидросистему
на слив масла, бсвобождают концы проволок и снимают гидро­
домкрат.
Усилие натяжения до 630 кН, рабочий ход поршня 320 мм,
диаметр натягиваемых проволок 5 мм, число натягиваемых про­
волок до 24, скорость натяжения 9 см/мин.
Гидродомкрат ДГП-31,5-200 аналогичен предыдущему, но отно­
сится к гидродомкратам двойного действия, так как при подаче
масла в осевой канал штока 4 (рис. 19.7, в) цилиндр 2 с проволо270
ками, удерживаемыми клиньями 5, будет двигаться по цилиндру
6 под действием давления масла, поступающего в пространство
между крышками 1 и 3 и между поршнем 7 и крышкой цилиндра
Рис. 19.7. Гидродомкраты для последующего натяжения арматуры на затвердевшиА бетон:
а _стержневой СМЖ-82. б — пучковый С М Ж -8І, в — пучковый двойного действия
8. Этим увеличивается сила тяги. После натяжения проволок их
заклинивают анкерной пробкой, которую впрессовывают в кониче­
скую втулку штоком 10 при подаче масла в цилиндр 8 под поршень
9. Поршень возвращается в исходное положение под действием
пружины 11, расположенной во втулке 12, которая соединена с
упорным наконечником 13, опирающимся на анкерную плиту. При
диаметре
натягиваемых
проволок
5 мм
гидродомкрат
ДГП-31,5-200 натягивает до 12 проволок, домкрат ДГІІ-63-315—
до 24 проволок,
*
Д ля предварительного напряжения железобетонных изделий
обжатием применяют спиральную навивку напряженной проволоч­
ной арматуры на затвердевший бетон труб, резервуаров и других
изделий.
v
Рис. 19.8. Станок РТ-42 для навивки напряженной проволочной арматуры на
сердечники железобетонных труб
Арматурно-навивочный станок РТ-42 служит для навивки на­
пряженной спиральной арматуры на отформованный и затвердев­
ший железобетонный сердечник. После навивки и нанесения на
спираль защитного слоя раствора получают высокопрочную напор­
ную трубу, способную выдержать значительные внутренние давле­
ния. Станок (рис. 19.8) имеет станину 1, привод 2 с приводными
валами 5, упор 3, каретку 4 и механизм 6 натяжения цепи Приво­
да каретки. Станина 8 с катушками 9, указателем натяжения 7 и
тормозной электромагнитной порошковой муфтой служит для соз­
дания заданного натяжения проволоки. Железобетонную трубу
устанавливают на ролики валов и при вращении обвивают напря­
женной спиралью, которая создает необходимое предварительное
сжатие бетона. По окончании навивки конец проволоки закрепля­
ют,- а спираль покрывают защитным слоем раствора.
Арматур но-навивочная машина СМЖ-360 (рис. 19.9) предназ­
начена для изготовления предварительно напряженных железобе­
тонных конструкций круглого и-квадратного сечения посредством
навивки механически напрягаемой высокопрочной проволоки, по­
путно подвергаемой электротермическому удлинению. Машина мо­
жет навивать арматурную проволоку диаметром до 5 мм или двух­
проволочные канаты диаметром до 6 мм. Машина состоит из бухТодержателя с бухтой проволоки или катушкой, ловителя связок,
механизма подачи, привода механизма навивки и механизма натя­
жения с пантографом.
272
Конструктивные особенности сборочных единиц машины позво­
ляют применять ее в широком диапазоне требований, предъявляе­
мых к схеме навивки в зависимости от особенностей выпускаемых
изделий. Применяют бухтодержатели различной конструкции в
зависимости от вида навиваемой арматуры. При навивке прово­
лочной арматуры бухту проволоки укладывают на конусную сту­
пицу барабана, насаженного на вертикальную ось бухтодержате-
п - 2,85мин
Рис. 19.9. Арматурно-навивочная машина СМЖ-360
ля 1. Арматуру в состоянии поставки на заводских деревянных
катушках устанавливают на малых опорах с горизонтальной
осью, расположенной над фундаментной рамой на высоте 880 мм.
Целесообразнее применять металлические катушки повышенной
вместимости, на которые проволочная или канатная арматура
предварительно перематывается на установках СМЖ-365. Такие
катушки устанавливают на бухтодержателе с осью, расположен­
ной на высоте 1100 мм. Все бухтодержатели имеют сварную раму,
подшипниковые опоры для оси и тормоз, предотвращающий инер­
ционное вращение катушки или барабана при отключении меха­
низма подачи. В бухтах арматурной стали, поступающих с заво­
дов, иногда попадаются связки проволоки и канатов, которые при
протяжке могут вызвать поломку механизмов и обрыв арматуры,
поэтому в машине после бухтодержателя устанавливают ловитель
связок 2 , представляющий собой направляющий блок на поворот­
ном кронштейне с узким пазом, смонтированный на раме вместе с
конечным выключателем. При заклинивании связки на блоке крон­
штейн поворачивается и конечным выключателем останавливает
машину.
273
Механизм подачи 3 обеспечивает периодическую подачу арм а­
туры в грузовую клеть механизма натяжения. Механизм подачи
имеет привод с электродвигателем, колодочный тормоз с самотормозящим червячным редуктором, подающий барабан с прижимным
роликом, правйльно-тормозное устройство из пяти роликов и про­
филирующие ролики для проволочной арматуры. Тормозное роли­
ковое устройство регулируют в соответствии с натяжением, соз­
даваемым весом грузов.
Выдающий барабан представляет собой короткий усеченный
конус с двумя дисками по основаниям и весьма малым наклоном
образующих. При заправке проволоки или каната в механизм по­
дачи на барабан навивают четыре витка так, чтобы при натяже­
нии создавалось самоторможение витков, поступающая ветвь по­
давалась на больший диаметр, а сходящая ветвь сходила с мень­
шего диаметра и витки при вращении барабана сдвигались в
сторону меньшего диаметра. Подпружиненный ролик прижимает
витки арматуры к поверхности барабана.
Механизм натяжения состоит из сварной вертикальной рамы,
по направляющим которой скользит клеть с грузами 6. На раме
укреплены обоймы направляющих блоков 4, 10, 12 и 13, обойма
неподвижных блоков 11 полиспаста и система конечных выключа­
телей 5 и 9. Проволока с механизма подачи огибает направляю­
щие блоки, последовательно огибает подвижные 8 и неподвижные
блоки полиспаста, создавая между ними запас натянутой с задан­
ным усилием арматуры, и по направляющим блокам поступает на
выдающий ролик 15 пантографа 18.
На участке от механизма подачи до пантографа проволока на­
гревается током от сварочного трансформатора мощностью
35 кВ-А, удлиняется и навивается на сердечник в горячем состоя­
нии, а остывая, получает расчетное напряжение; таким образом,
требуемый эффект натяжения достигается значительно меньшим
грузом.
При неработающей машине грузовая клеть опущена и опира­
ется на пружины, укрепленные на опорных балках рамы. При на­
вивке проволоки на железобетонный сердечник клеть натягивает
проволоку и постепенно поднимается по мере того, как проволока
из полиспаста расходуется. В верхнем положении клеть упором и
конечным выключателем 9 включает привод механизма подачи и
барабан начинает выдавать проволоку с катушек в полиспаст с
несколько большей скоростью, нежели скорость навивки, вследст­
вие чего клеть начинает медлеңно опускаться, в нижнем положе­
нии конечным выключателем 5 отключает привод подачи проволо­
ки и снова поднимается. Крайние конечные выключатели механима натяжения — аварийные, останавливающие главный привод
машины.
і
В случае обрыва проволоки машина останавливается, а клеть
в направляющих захватывается и удерживается ловителем. Ловитель состоит из зубчатых реек, укрепленных между направляющи274
і
ми на раме, и штырей клети, которые при обрыве проволоки вы­
талкиваются из гнезд пружинами и опираются на зубья реек,
удерживая клеть с грузом. Когда проволока натянута, обойма
подвижных блоков полиспаста воздействует на пружины и удер­
живает штыри в гнездах клети.
Пантограф обеспечивает навивку проволоки на сердечник с за­
данным шагом. Укрепленный на раме механизма натяжения пан­
тограф состоит из каретки, охватывающей четырьмя парами кат­
ков 19 направляющую балку 20, направляющего ролика 14, вы­
дающего ролика, укрепленного на поворотном рычаге 16, который
соединен со штоком пневмоцилиндра 17. При навивке проволоки
каретка передвигается по балке вниз ходовым винтом 21 через
сдвоенный редуктор 22, карданные валы 23, гитару 24 со сменны­
ми шестернями, конические редукторы 25 и шестерню 26 главного
привода. Две скорости ходового винта обеспечивают навивку
плотными пучками с малым шагом и с увеличенным шагом между
пучками при любом числе пучков и проволок в них. Кроме того,
наличие пневмоцилиндра позволяет при навивке проволоки на
квадратные в сечении сердечники (применяемые в элеваторостроенйи) резко опустить выдающий ролик пантографа при про­
ходе одной стороны квадрата и получить на ней косой виток, для
того чтобы не перекрыть витками отверстие в противоположной
стенке сердечника. Муфты двойного редуктора сблокированы и
могут переключаться по заданной программе.
Движение пантографа полностью согласуется с вращением
платформы 30 и сердечника 31, так как осущствляется от общего
для них главного привода, включающего электродвигатель 27,
специальный горизонтальный редуктор 28 с вертикальным валомшестерней 29. Платформа опирается на ролики круга катания,
расположенного на опорной раме механизма навивки. Первый
виток 32 крепят, надевая петлю проволоки на штырь сердечника,
а последние витки закрепляют накладками, после чего дополни­
тельный привод от электродвигателя 7 через сдвоенный редуктор
быстро поднимает каретку пантографа в исходное положение.
Машина обеспечивает навивку арматуры на железобетонные сер­
дечники размером 3100x3100 мм при высоте до 2370 мм и наи­
большем усилии натяжения 26,5 кН. Частота вращения поворот­
ной платформы 3,27 мин-1, скорость намотки 0,5 м/с, скорость
подачи 0,6 м/с.
Навивка напряженной проволоки на наружную поверхность
железобетонных резервуаров позволяет сооружать резервуары
большой вместимости (диаметром 8.. .45 м) при сравнительно
небольшой толщине стенок, а также полносборные. Высокопроч­
ную холоднотянутую проволоку навивают арматурно-навивочными
машинами (АНМ), у которых вокруг неподвижной центральной
опоры вращается консоль с вертикальными направляющими и ка­
реткой. Высокопрочную проволоку диаметром 5 мм навивают по
спирали, шаг которой определяют расчетом и регулируют ско275
ростью подъема каретки по направляющим. Через каждые 4. . .
5 витков проволоку соединяют скобами для предохранения спира­
ли от раскручивания и падения при случайном обрыве, а по окон­
чании навивки покрывают 20-миллиметровым слоем торкрет-бето­
на. После удаления машины монтируют крышу разервуара.
§ 19.4. Пути экономии арматурной стали и особенности
эксплуатации оборудования для ее обработки
На производство* сборного железобетона расходуется пример­
но третья часть выпускаемого в нашей стране цемента и свыше
8 млн. т стали, а с учетом монолитных железобетонных конструк­
ций
более 13 млн. т. Дальнейшее развитие этой отрасли произ­
водства требует значительного снижения металло- и материалоем­
кости изделий.
Главными направлениями на пути экономии арматурной стали
являются более широкое производство и применение предвари­
тельно напряженных железобетонных конструкций, разработка и
использование арматурных сталей с повышенными прочностными
характеристиками, повышение качества проектных решений, точ­
ность расчетов и строгое соблюдение требований проектов при их
технологическом воплощении. Наиболее ощутимую, часто превы­
шающую 30%, экономию арматурной стали дает применение сбор­
ных железобетонных конструкций с предварительно напряженным
армированием, так как в этом случае значительно возрастает сте­
пень использования прочности арматуры железобетонных деталей
и эффективность использования высокопрочной арматурной стали
классов A-IV, A-V, Ат-V и A t - V I , высокопрочной холоднотянутой
проволоки и канатов.
Весьма эффективным в производстве предварительно напря­
женных железобетонных изделий является так называемое кос­
венное армирование, т. е. навивка высокопрочной проволоки с
предварительным ее натяжением механическим или комбинирован­
ным способом (механическое в сочетании с электротермическим)
на сердечник из затвердевшего бетона с последующим нанесением
защитного покрытия. Изготовленные таким способом трубы, объем­
ные элементы для элеваторов и коллекторов, цилиндрические ко­
лонны позволяют снизить расход арматурной стали на 30% и бо­
лее благодаря применению высокопрочной проволоки для навивки
и стержней из стали классов A-IV, А-V для продольной арматуры.
Перспективно применение спирально-перекрестного армирования,
особенно для труб большого диаметра.
Дальнейшее расширение производства предварительно напря­
женных железобетонных изделий позволит получить большую эко­
номию арматурной стали. Однако пока основной остается ненапрягаемая арматура и для ее экономии также есть большие резервы.
Это прежде всего повышение средневзвешенного предела текучести
всей арматурной стали, что обеспечивается упрочнением (особенно
276
термическим) и разработкой новых классов и марок стали. Так,
впервые в мировой практике в нашей стране организовано весьма
эффективное термическое упрочнение арматурной стали в, потоке
непрерывных мелкосортных станов. Разработана, выпускается и
находит широкое применение арматурная сталь класса А-ІІІ мар­
ки 35ГС с повышенным на 6 % расчетным сопротивлением, что
обеспечивает значительную экономию металла. Особенно ощути­
мую экономию дает высококачественная арматурная сталь в со­
четании с увеличением класса бетона. Так, увеличение класса бе­
тона с ВЗО до В55 позволяет снизить расход арматурной стали на
40...60%.
Большое количество арматурной стали (преимущественно клас­
са А-I) расходуется на монтажную, распределительную арматуру,
закладные детали. Использование для этих целей более прочных
сталей с уменьшенным сечением может дать большую экономию
металла. Еще больший эффект дает применение таких прогрессив­
ных решений, как использование вывинчивающихся монтажных
петель, строповочных отверстий, специальных бесстроповых захва­
тов, облегченных штампованных закладных деталей. Такие детали
позволяют резко сократить массу сопряженных сборных элемен­
тов, на которые ежегодно расходуется свыше 900 тыс. т стали (на
каждый стык типовых колонн многоэтажных зданий расходуется
80 кг стали). До 15% арматурной стали позволяет экономить по­
очередное смещение укороченных поперечных стержней к противо­
положным краям арматурной сетки плит перекрытий. Значитель­
ную экономию металла дает безотходный раскрой арматурных
стержней со стыковой сваркой, высадка анкерных головок вместо
упоров в виде приваренных коротышей, гибка пространственных
каркасов колонн вместо сварки их из стержней. Важным резервом
экономии металла является также более широкое применение не­
металлической арматуры, например стеклопластиковых стержней,
жгутов и лент.
Особенности выбора и эксплуатации оборудования. Для обра­
ботки арматурной стали, изготовления арматуры, ее укладки,
крепления и натяжения применяют разнообразное оборудование,
которое выбирают по справочникам и каталогам [13, 16]. Выбор
оборудования зависит прежде всего от номенклатуры выпускаемой
продукции и технических требований, предъявляемых к ней, от
принятой схемы технологического процесса производства и про­
граммы выпуска каждого вида изделия. Выбираемое оборудование
должно обеспечить качественные и количественные показатели
принятого технологического процесса, допускать возможно ббльшую механизацию обслуживания и автоматизацию управления ра­
ботой. При выборе оборудования необходимо учитывать, что ма­
шины в технологических линиях работают в строгой зависимости
одна от другой и производительность главной машины определяет
производительность всей линии. Остальные машины в технологи277
ческой линии должны иметь несколько большую производитель­
ность.
При обслуживании машин, обрабатывающих арматурную
сталь, помимо общих требований, предъявляемых к механическо­
му оборудованию, необходимо соблюдать и некоторые специфиче­
ские. Следует иметь в виду, что машины работают в тяжелых
условиях, когда^ возможны перегрузки, ускоренный износ основных
рабочих деталей, поэтому особое внимание необходимо обращать
на строгое соблюдение инструкций по смазке машин, ежесменно­
му техническому обслуживанию, наладке, контролю на точность,
замене быстроизнашивающихся деталей и планово-предупреди­
тельному ремонту, а также соблюдению безопасных условий ра­
боты.
Техника безопасности. При складировании и обработке арматур­
ной стали необходимо строго соблюдать правила, обеспечивающие
безопасные условия труда: прутковую арматурную сталь и стерж­
невую арматуру хранить на стеллажах, оборудованных прочными
вертикальными стойками, чтобы стержни не скатывались, или в
штабелях высотой не более 2 м с перекрестным расположением
стержней в рядах; бухты проволоки укладывать наклонно под не­
большим углом к горизонту, причем наклон в смежных рядах
должен быть противоположным; число и размеры проходов и про­
ездов между стеллажами, а также освещенность склада должны
отвечать нормам; подъем и перемещение арматуры должны вы­
полняться с соблюдением правил техники безопасности, преду­
смотренных для подъемно-транспортных машин; при работе с ар­
матурной проволокой соблюдать большую осторожность, особенно
во время разматывания бухты. Нельзя тянуть конец проволоки,
так как, вырвавшись из рук, он может нанести тяжелые травмы и
увечья. Работать следует вдвоем, бухту надеть на опору и, повора­
чивая ее, отводить разматываемый конец на необходимую длину.
Сходящую ветвь располагать сверху, а при горизонтальном распо­
ложении бухты — со стороны размещения людей. В этом случае
отпущенный конец проволоки будет направлен вниз или в сторону
от работающих.
При обработке арматурной стали, ее чистке, сварке, высадке
анкерных головок образуются и накапливаются окалина и другие
вредные продукты в виде пыли и газов, которые должны своевре­
менно собираться и удаляться. Д ля этого на оборудовании необхо­
димо иметь сборники, уплотненные кожухи, а в необходимых слу­
чаях и отсасывающие устройства, подключенные к системе вытяж­
ной вентиляции. При упрочнении арматурной проволоки и плетей
вытяжкой, а также при натяжении их гидродомкратами и навивочными машинами обрыв арматуры может привести к тяжелым
травмам и несчастным случаям, поэтому такие установки должны
иметь надежные ограждения, а рабочие места операторов — проч­
ные щиты.
278
Сварочные машины н посты должны быть оборудованы в стро­
гом соответствии с требованиями специальных инструкций, обеспе­
чивающими безопасные условия работы не только для обслужива­
ющего это оборудование персонала, но и для других рабочих
цеха, находящихся поблизости. Особое внимание необходимо уде­
лять электробезопасности при обслуживании машин и установок,
работающих под током. Чтобы установки для электротермическо­
го удлинения стержневой и проволочной арматуры не могли стать
причиной ожогов, помимо изоляции токоведущих частей установки
должны быть надежно ограждены.
РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
БЕТОННЫХ И Ж ЕЛЕЗОБЕТО ННЫ Х И ЗДЕЛИ И
г л а в а
п
ОБОРУДОВАНИЕ Д Л Я ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ
И УКЛАДКИ ЕЕ В ФОРМЫ
§ 20.1. Назначение и конструктивные особенности форм
Изделия из сборного железобетона отличаются большим мно­
гообразием размеров и форм, они должны наилучшим образом
отвечать жестким требованиям эксплуатации. Изделия получают
уплотнением в формах рыхлой бетонной смеси, некоторое время
после приготовления обладающей пластическими свойствами.
Обычно применяют стальные разборные формы, снабженные
устройствами для крепления арматуры и закладных деталей,
установки пустотообразователей и выполнения транспортных опе­
раций. Неметаллические (деревянные, железобетонные, пласт­
массовые) формы применяются редко.
Формы используют многократно. Периодически их проверяют
на точность размеров и регулярно ремонтируют. После извлече­
ния очередного изделия форму готовят к новому циклу. Ее
осматривают, чистят скребками и стальными щетками и смазы­
вают рабочие поверхности, чтобы бетон изделия не соединился
с металлом формы. В качестве смазки применяют масляно-вод­
ные эмульсии, которые дешевы, неогнеопасны и нетоксичны,
позволяют механизировать процесс нанесения смазки на формы
равномерно и тонким слоем ( 0,1 ... 0,2 мм) посредством пневма­
тических и механических распылителей.
В подготовленную смазанную форму укладывают арматуру и
закладные детали. Раскладка должна соответствовать проекту
изделия, а крепление — препятствовать смещению и прогибу их
при укладке и уплотнении бетонной смеси. При укладке бетон­
ной смеси важно равномерно распределить ее в форме и между
арматурой.
Форма должна обеспечить получение железобетонного изде­
лия заданных размеров и конфигурации в строгом соответствии
с проектом; отклонения допустимы в пределах, предусмотренных
ГОСТом. Конструкция формы должна обеспечивать удобство
укладки и уплотнения бетонной смеси, перемещение между по­
стами технологической линии, штабелирование в камерах про­
паривания, извлечение готового изделия, надежность и долговеч280
ность в эксплуатации, а также в ряде случаев должна предус­
матривать возможность выполнения специальных технологических
операций, таких, как фиксация предварительно натянутой рабо­
чей арматуры, контактный прогрев находящейся в форме
бетонной смеси, объемное сжатие ее при тепловой обработке.
Формы бывают разъемные и неразъемные, стационарные, пе­
реносные и передвижные, горизонтальные и вертикальные, оди­
нарные, групповые, кассетные и переналаживаемые, силовые
(воспринимающие усилие натяжения арматуры), тепловые (сканалами и полостями для прогрева бетона). Каждый из этих ви­
дов форм должен наилучшим образом отвечать способу произ­
водства, принятой технологии и требованиям, предъявляемым к
формуемым изделиям, с тем чтобы высокое качество железобе­
тонных изделий достигалось при наименьших затратах труда, ма­
териалов, времени и энергии.
Для получения наиболее обширной группы железобетонных
изделий, представляющих собой плиты и панели, применяют
формы, состоящие в основном из поддона и бортов, а для труб
и трубчатых изделий — из двух полуцилиндров. Массовыми из­
делиями жилищного и промышленного строительства являются
многопустотные предварительно напряженные железобетонные
панели перекрытий, которые получают в основном в формах с
откидными бортами.
Форма состоит из поддона, бортоснастки, шарниров, замков
и упоров. Поддон 1 (рис. 20.1, а) представляет собой жесткую
сварную раму из прокатных профилей, покрытую стальным ли­
стом, который является днищем формы. К продольным и попе­
речным балкам поддона по его периметру приварены упоры 2,
ограничивающие отход бортов при распалубке изделия и под­
держивающие борта в раскрытом состоянии. Четыре упора имеют
отверстия для захвата формы стропами при перемещении ее
краном. К этим же балкам поддона приварены скобы с осями 5
для шарнирного крепления рычагов 4 бортоснастки к поддону.
Продольные борта 3 испытывают большие изгибающие нагруз­
ки при виброуплотнении бетонной смеси в форме и сжимающие
нагрузки при штабелировании большого числа форм в ямных
камерах пропаривания, поэтому они выполнены достаточно мас­
сивными, коробчатой формы, с ребрами жесткости. Обладают
необходимой жесткостью также и поперечные борта 7 с отвер­
стиями для установки пустотообразователей. При сборке формы
продольные и поперечные борта соединяют и надежно запирают
замками 6.
Конструкция шарниров (рис. 20.1, б) обеспечивает надежное
соединение бортов 5 рычагами 4, через ось 3 и скобы 2 с под­
доном 1 и плотное примыкание рабочих листов бортов с верх­
ним листом поддона. Замок (рис. 20.1, в) имеет приваренную к
поперечному борту 4 конусную втулку 5 с прорезью, через ко­
торую при запирании бортов проходит болт 3, шарнирно соеди281
ненныи с продольным бортом 1 осью 2. Удлиненная гайка 6 так­
же имеет коническую поверхность и при навинчивании на болт
стягивает борта и стопорится в конусной втулке.
Отформованное изделие вместе с формой направляется на
тепловлажностную обработку, которая в зависимости от состава
Рис. 20.1. Форма с откидными бортами для изготовления много­
пустотных панелей перекрытий:
а — общий вид, б — шарнир для соединения бортов с поддоном, в — замок
для соединения бортов
бетонной смеси, размеров, формы изделия и ряда других фак­
торов длится 8 ... 16 ч. В связи с этим требуется большое число
форм. В общем объеме технологического и транспортного обору­
дования формовочной линии формы по металлоемкости состав­
ляют 65...80% , по стоимости — 60...70% , так как изготовление
форм и оснастки обходится от 600 до 3000 руб. за 1 т. На изго­
товление только новых форм в нашей стране ежегодно расхо­
дуется свыше 300 тыс. т стали.
Снижение расхода металла и средств на формы достигается
ускорением тепловой обработки изделий и совершенствованием
282
конструкции форм. Весьма эффективна замена форм поддонами.
При формовании изделий из жестких бетонных смесей, допус­
кающих немедленную распалубку (а многопустотные панели фор­
муют именно из таких смесей), к формовочным постам подают
очищенные и смазанные поддоны с натянутой на них стержневой
или проволочной рабочей арматурой. В комплект оборудования
формовочного поста входит бортоснастка, установленная и за­
крепленная на поддоне. В образовавшейся после укладки и
уплотнения бетонной смеси форме получают сырое изделие, из
которого извлекают пустотообразователи, снимают бортоснастку
с отформованного изделия и на поддоне направляют его на теп­
ловлажностную обработку. Комплект бортоснастки, используемой
на формовочном посту при немедленной распалубке, заменяет до
100 таких комплектов на формах. Если же учесть, что соотно­
шение массы бортов и поддонов составляет 1 : 1,5, то достигае­
мая при немедленной распалубке экономия металла очевидна.
Кроме того, немедленная распалубка позволяет снизить затраты
тепловой энергии на нагрев форм при пропаривании изделйй
и затраты труда при их окончательной распалубке.
Поддон СМЖ-229 дополняется съемной бортоснасткой фор­
мовочного поста и обеспечивает формование многопустотных пред­
варительно напряженных панелей перекрытий. Он состоит из
рамы 1, сваренной из швеллеров (рис. 20.2 ), в верхней части
которой приварен стальной лист 2, образующий при установке
бортоснастки днище формы. К наружным продольным балкам
рамы поддона прикрепляют штыри 3, которые фиксируют борт­
оснастку при сборке формы. К этим же балкам приварены пла­
стины 4 с отверстиями для крюковых строп подъемно-транспорт­
ного устройства. К торцовым пластинам рамы прикреплены ста­
ционарные упоры 5, имеющие прорези для укладки удлиненного
электротермическим способом стержня с высаженными анкерны^ми головками. Сменные упоры 7 закреплены с противоположной
стороны рамы. Положение упоров можно менять в зависимости
от длины формуемого изделия и длины применяемых арматурных
стержней. К рабочему листу поддона прикрепляют специальные
пластины-фаскообразователи 6, на которые при установке опи­
раются рабочие листы продольных балок бортоснастки.
Формы, используемые на конвейерных линиях, представляют
собой формы-вагонетки; от поста к посту они перемещаются по
рельсам и на нижней раме имеют колеса. Толкатели форм при
проталкивании поезда форм-вагонеток вдоль конвейерной линии
упираются друг в друга специальными упорами, которые также
закреплены на нижней раме по ее продольной оси. По перимет­
ру рамы устанавливают проушины для крюков строп подъемно­
транспортных машин. Формы для наружных стеновых панелей
имеют устройства для крепления вкладышей, образующих в про­
цессе формования дверные и оконные проемы. К оснастке форм
относятся также фиксаторы для крепления закладных деталей.
283
Поддон
С М Ж ‘229
для
ЧЧЧЧЧЧЧЧ"
Рис. 20.2.
формования
предварительно
напряженных
панелей
перекрытий
■
Конструктивно они представляют собой струбцины с винтовыми
или эксцентриковыми прижимами, воздействующие на закладную
деталь через верх борта формы, или
выполнены в виде скоб, винтов и тяг,
6 7 в 910
фиксирующих закладную деталь через
отверстия в бортах формы.
Д ля изготовления железобетонных
плит перекрытий, прогонов, колонн и
других изделий в последнее время ши­
роко применяют формы с упругими
бортами, у которых вертикальные ли­
сты обшивки бортов и рабочий лист
поддона выполнены из общего листа.
В нужных местах лист прострагивают
до расчетной толщины и изгибают, к
обшивке приваривают гнутые профи­
ли и нижние листы с проемами в ме­
стах установки опорных кронштейнов
&)
и получают жесткие балки бортов, со­
единенные с поддоном гибкими эле­
ментами. Некоторое повышение трудо­
затрат при изготовлении таких форм
многократно компенсируется ускоре­
нием сборки форм и распалубки изделии, повышением точности размеров
изделий,
и качества
поверхности
уменьшением габаритов формы, что
позволяет при тех же размерах про­
парочных камер увеличивать размеры
формуемых изделий.
Сборку и распалубку форм с упру­
гими бортами осуществляют винтовы­
ми и эксцентриковыми устройствами,
размещенными внутри бортов. На схе­
ме с винтовым устройством (рис.
20.3, а) представлены: поддон /, упру­
гий элемент 2, обшивка борта 3, при­
варенная к обшивке упорная пластина
4, гнутый профиль 5, приваренный к
обшивке и образующий коробчатую
балку борта, опорный кронштейн 6 с
гайкой 7, буртик 8 и съемная пласти­
на 9 винта 10, нижний лист 11 борта
формы. При подготовке формы к бе­ Рис. 20.3. Сборочные едини­
цы форм с упругими борта­
тонированию винт вращают до упора
ми
и
защищенными
распалубуртика в гайку и фиксируют в этом
бочиыми устройствами:
положении. При распалубке снимают
ВИНТОВЫМИ, 6 ■ экцентрнко»
О
фиксатор и вращают винт до упора
вымн
285
буртика в сменную упорную пластину, закрепленную на балке бор­
та. Если борт не отошел от изделия в результате действия упругих
сил упругого элемента, винт продолжают вращ ать и отжимают борт
на необходимое для распалубки расстояние. Винт имеет осевой и
радиальный каналы для смазки резьбы винта и гайки.
На схеме рис. 20.3, б вместо винта с гайкой на кронштейне
установлена ось 4, на которую опираются два эксцентрика. Экс­
центрик 1 с рукояткой 5 служит для установки борта в рабочее
положение, эксцентрик 2 с рукояткой 3 — для распалубки изде­
лия. Эксцентриковые устройства более удобны и надежны
в работе, проще в изготовлении, не требуют столь частой
смазки.
§ 20.2. Оборудование для порционной подачи
и укладки бетонной смеси
Д л я подачи бетонной смеси к постам формовки и укладки ее
в формы применяют бетонораздатчики, бетоноукладчики и сред­
ства непрерывного транспорта в виде ленточных конвейеров и
насосно-трубопроводных установок.
Бетонораздатчики перемещают и выдают бетонную смесь
порциями посредством самоходных бункеров; они бывают назем­
ными, эстакадными и подвесными в зависимости от уровня р аз­
мещения рельсов тележки. У наземных бетонораздатчиков рельсы
уложены на уровне пола цеха, у эстакадных — приподняты на
опорных конструкциях, а у подвесных опорой служит монорельс.
.
к Щ н Ш іш І х І ьй>Щ&Ж
Э с т а к а д н ы й б е т о н о р а з д а т ч и к (рис. 20.4, а) обычно
используют для подачи смеси от бетоносмесителей БСУ к бун­
керам бетоноукладчиков параллельно размещенных формовочных
линий. Он состоит из бункера 1, укрепленного на раме 2, приво­
да ходовых колес 3 и шторно-роликового затвора 8. Электро­
двигатель 6 через редуктор 7 и цепную передачу 5 вращ ает хо­
довой вал 4 и перемещает бетонораздатчик по рельсам. Д л я
разгрузки бетонной смеси включают муфту 11 (предварительно
выключив муфту привода ходовых колес) и сдвигают по нап рав­
ляющим раму затвора с помощью шестерен 10, находящихся в
зацеплении с зубчатыми рейками 9. Д л я управления затвором
применяют так ж е индивидуальный привод.
Шторно-роликовый затвор представляет собой подвижную
раму, на которой укреплены ролики, плотно прижимающие што­
ру из прорезиненной ленты к кромкам отверстия бункера. Н а
стыке ленты штора прикреплена к бункеру, а с противоположной
стороны— к раме, что позволяет открывать и закры вать разгру­
зочное отверстие бункера без трения ленты о бетон и кромки
стенок бункера.
285
Бетонораздатчики, представляющие собой самоходные бунке­
ра, могут транспортировать прицепляемые к ним тележки, на
раму которых устанавливают бадью с бетонной смесью; Такой:
комплект включает в себя сам