Исходные данные 1 страница

Характеристики технологического процесса

№ Вар-та	П, М3/ч	Характеристики дробимого камня	Зерновой состав продукта по фракциям, мм
σв, МПа	Е, МПа	Dмакс, мм	5-10	10-20	20-40	40-70
А			-		10-20	15-25	20-35	35-55

Суммарные характеристики крупности дробилок представлены в прил. 2.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Структурная схема процесса двухступенчатого дробления в замкнутом цикле представлена на рис. 7.17. Она отражает распределение потоков материала в дробильно-сортировочном технологическом цикле, начиная от загрузки дробилки первичного дробления и кончая получением готовой продукции по фракциям на выходе из грохота.

Рис 7.17 Структурно-технологическая схема

дробильно-сортировочной установки

Установим значения расходных характеристик потоков материала в представленной схеме, что даст возможность определить загрузку машин по производительности. Для первичной дробилки она принимается равной расчетной производительности дробления, вычисляемой по формуле:

где К_н-коэффициент неравномерности подачи породы; К_н= 1,1÷1,15;

К_в- коэффициент использования дробилки по времени; К_в= 0,8÷0,85.

В связи с тем, что дробильно-сортировочный процесс реализуется в замкнутом цикле, загрузка дробилки вторичного дробления будет определяться циклической производительностью: количеством недодробленного материала, передаваемого в единицу времени на вторичное дробление из обеих дробилок (П_1ц и П_2ц). С учетом суммарных характеристик крупности она может быть представлена:

где У₁ и У₂ — относительное содержание кусков размером d (d > d_m = 70 мм) в продуктах первичного и вторичного дробления. Установленные значения потоков материала нанесем на структурную схему технологического процесса. Кроме значений загрузки по производительности для выбора дробилки необходим максимальный размер куска загружаемого материала. Для первичной дробилки по заданию он составляет Dмакс, а для вторичной может быть определен по суммарной характеристике крупности первичной дробилки.

После этого в соответствии с рекомендациями рис. 7.9 выбирают конструкцию дробилок и их размер из условия обеспечения загрузки материала заданной крупности и реализации требуемой производительности. Корректировка производительности процесса дробления производится выбором соответствующей величины выходной щели из условия пропорциональной зависимости указанных величин.

Далее по графикам суммарных характеристик крупности определяем зерновой состав щебня после дробления в обеих дробилках. Производительность потока материала, подаваемого на гро­хот, по фракциям составит:

где К_фli и K_ф2i - коэффициенты зернового состава i-й фракции для дробилок первичного и вторичного дробления, определяемые для каждой фракции как разность между значениями ее верхней и нижней границ.

Использование усредненных характеристик крупности зернового состава (в том числе и по аналитическим зависимостям У(d/е)) целесообразно при выполнении первичного приближенного расчета с последующим уточнением результатов по соответствующим уточненным характеристикам. При выборе конструкций и размеров дробилок целесообразно использовать комплексный критерий, отражающий учет произведения их массы и мощности к квадрату производительности. При выборе грохотов исходят из требуемой производительности процесса и качества продукции.

Требуемая производительность процесса грохочения с учетом характеристик потока материала и значения удельной производительности 1 кв. м сита для заданных условий грохочения позволяет по формуле (7.18) определить необходимую суммарную площадь сита. Она является основной характеристикой для подбора грохота. Так как в нашем случае грохоты должны обеспечить окончательную сортировку продукта по 4-м фракциям с отделением отходов (размером менее 10 мм), они должны иметь 4 сита. При этом потоки материала, поступающие на каждое из сит, будут различны, в связи с чем различны будут и их площади. Производительность каждого сита, называемая загрузкой, составит

где П_фi - производительность потока материала по фракциям, определяемая по (1.51) (i = 4 - число необходимых сит);

З_i-1 - загрузка i-1 сита (для первого сита при i = 1, З₀= 0).

Грохоты, используемые в заданной технологической схеме, должны обеспечить решение задач:

- отделение материала с размером куска d > d_m= 70 мм,

- сортировка продукции по 4-м заданным фракциям.

В связи с тем, что конструкции грохотов имеют от одного до трех сит, нам потребуется два грохота, выбор которых произведен ниже, исходя из известной производительности и требуемого качества продукции.

РАСЧЕТ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Определение расчетного значения производительности первичного дробления по формуле (7.25):

2. Предварительный выбор возможных вариантов дробилок первичного дробления (по П_р=170 м³/ч и D_max=500 мм, σ =190 МПа) и расчет для них критерия .

№ ва- ри- ан- та	Дробилки	Технические характеристики
Тип и размер	Чис-ло	Dmax, мм	Пmin/Пмах, м3/ч	(e+S)min/(e+S)мах,мм	N, кВт	G, т	TNG, кВт·т·м3/ч
	ЩКД С 204Б			40/100	75/200		26,9	0,298
	ЩКД СМД 111			120/230	95/165		72,5	0,251
	ККД 900/140			-/325	-/140		134,6	0,275

3. Выбор дробилки первичного дробления требуемой величины выходной щели и размеров фракции продукта дробления.

3.1. Выбираем вариант №2, которому соответствует наименьшее значение T_NG = 0,251.

3.2. Необходимым размер выходной щели для реализации расчетной производительности П_р= 170 м³/ч составит:

3.3. Размеры фракций продукта в соответствии с суммарной характеристикой крупности щековой дробилки крупного дробления (ЩКД) (рис.7.18) составляет:

d, мм	до 5	до 10	до 20	до 40	до 70	Св. 70
У1	≈0	≈0	0,05	0,11	0,28	0,72

Рис 7.18. Графики гранулометрического состава

продукта дробления дробилок:

а) ЩКД и ККД; б) КСД

Наибольший размер куска продукта дробления составляет при­близительно 175 мм (dmax = 175 мм).

Как видно из графиков возможностей для снижения У1 = 0,72 нет, так как в этом случае производительность дробления ниже расчетной Пр = 170 м3/ч.

3.4. Значение первой составляющей циклической производительности составит П1ц = Пр∙У1= 1700,72=122,4 м3/ч.

4. Выбор дробилки вторичного дробления. В связи с тем, что вторичное дробление реализуется в замкнутом цикле, загрузку дробления определяем по формуле (7.26) при П1ц =122,4 м3/ч.

Вторая составляющая циклической производительности П_2ц может быть установлена только после выбора дробилок вторичного дробления. Подбираем дробилки для вторичного дробления на основании данных: D_max = d_max = 175 мм П_ц ≥ 122,4 м³/ч.

№ ва- ри- ан- та	Дробилки	Технические характеристики
Тип и размер	Чис-ло	Dmax, мм	Пmin/Пмах, м3/ч	(e+S)min/(e+S)мах,мм	N, кВт	G, т	TNG, кВт·т·м3/ч
	КСД 1750			160/300	25/60			0,282

В этом случае в соответствии с графиками гранулометрического состава продукта дробления с учетом (7.26 ) в зависимости от выбираемого размера выходного отверстия e+S характеристики дробления будут иметь следующие значения.

№ варианта	Характеристики дробления
e+S, мм	У2 при d>70мм	П2ц, м3/ч	Пц, м3/ч
		0,25	40,8	163,2
		0,075	0,9	132,3
	менее 46			122,4

Значение размера выходной щели целесообразно принять менее 46 мм с целью П_ц min. Однако его конкретное значение принимаем по данным требуемого зернового состава продукта дробления по фракциям.

5. Определение производительности продукта по фракциям при ширине выходной щели вторичной дробилки равной 46 мм. В соответствии с суммарной характеристикой крупности это будут следующие значения основных фракций:

d, мм	до 5	до 10	до 20	до 40	до 70	Св. 70
У2	0,04	0,12	0,24	0,47	1,0

Рассчитаем значения коэффициентов К_ф1i и К_ф2i в формуле (7.27) и затем П_фi. Результаты расчетов представим в таблице. (Коэффициенты зернового состава фракции К_ф1i и К_ф2i, определяем как разность между значениями верхней и нижней границ фракций).

Параметры	Фракции, мм	Примечания
0÷5	5÷10	10÷20	20÷40	40÷70
Кф1i			0,05	0,06	0,17	-
Кф2i	0,04	0,08	0,12	0,23	0,53	-
Пфi, м3/ч	4,9	9,8	23,2	38,3	93,8	Пфi=170 м3/ч
Пфi/Пр, %	2,9	5,8	13,6	22,6	55,1	100%

Анализируя полученный зерновой состав продукта в сравнении с требуемым делаем вывод о его соответствии по всем фракциям за исключением фракции размером кусков 5÷10 мм. Вместо требуемой производительности по указанной фракции (0,1÷0,2)П_Р они составили лишь 0,058 П_р. Причиной этого является то, что мы пытались получить требуемый зерновой состав по всем фракциям, осуществляя процессы первичного и вторичного дробления при работе с постоянными величинами выходных щелей: 130 мм - при первичном дроблении и 46 мм - при вторичном. Это затруднительно. Для получения требуемой производительности по указанной выше фракции вторичное дробление (как следует из прил. 2) нужно осуществлять при размерах выходной щели 25 и 30 мм, лишь затем увеличивая размер щели до 46 мм.

Для управления размером выходной щели, обеспечивающим получение заданного зернового состава с требуемой точностью, используют специальные системы автоматики, которыми оснащены современные дробилки.

6. Выбор грохотов.

Примем схему расположения сит «от крупного к мелкому» и установим загрузку каждого из них с указанием крупности кусков сортируемого материала. Результаты представим на рис.7.19.

Рис. 7.19. Итоговая схема загрузки сит

При проведении расчета учитываем, что:

- 0,72 Пр = 0,72∙170 = 122,4 м3/ч материала с размером куска более 70 мм (до 175 мм повторно) дробятся в конусной дробилке среднего дробления до размера кусков менее 70 мм, его состав опреде­ляется значениями У2;

- оставшаяся часть потока П=170-122,4 (или 170∙0,28) = 47,6 м3/ч, имеющая размер кусков после предварительного грохочения менее 70 мм, не идет на повторное дробление. Ее состав определяется значениями У₁.

Исходя из результатов могут быть выбраны два грохота:

- односитный с размером ячеек 70 мм (для предварительного грохочения);

- трехситный с размерами ячеек: 40 мм, 20 мм и 10 мм (для сортировки).

Выбор грохотов и режимов грохочения основан на практических рекомендациях, учитывающих показатели крупности и трудности сортировки материала. При выборе грохота и его параметров для конкретных условии эксплуатации вычисляем средневзвешенный диаметр сортируемой смеси d_ср-вз:

где d₁, d₂,..., d_i - средние диаметры отдельных классов;

γ₁, γ₂….,γ_i - выходы отдельных классов.

По указанному значению параметра сортируемая смесь может быть отнесена к мелкой (d_ср-вз, < 40 мм) или крупной (d_ср-вз > 40 мм).

Сортировка смеси в заданном технологическом цикле, как указывалось выше, может быть обеспечена одним односитным грохотом предварительного грохочения и одним трехситным грохотом окончательного грохочения.

Определяем средневзвешенные диаметры сортируемого материала:

на грохоте предварительной сортировки

на грохоте окончательной сортировки

Для сортировки крупных смесей d_ср-вз > 100 мм, в основном, используют грохоты среднего и тяжелого типов, эксцентриковые и инерционные с круговыми колебаниями. Преимуществом последних является возможность изменения режима колебаний по амплитуде, необходимой при изменении характеристик исходного материала.

При предварительном грохочении сортируемая смесь относится к крупной d _{ср – вз} =108 мм >40 мм и трудносортируемой: m₀=28%<40%. Смесь, подаваемая на окончательное грохочение, также крупная d_ср-вз= 47,9 мм и среднесортируемая: m₀ = 47% <40%.

В соответствии с этим примем инерционный грохот тяжелого типа с наклонным расположением сита. Для сортировки средних и мелких смесей, имеющих d_ср-вз< 50 мм, используют виброгрохоты легкого и среднего типов.

В нашем случае выбираем двухмассовый виброгрохот с круговыми колебаниями среднего типа. Учитывая невысокие требования к качеству грохочения (состав фракции 0÷5 мм в задании не указан) направление колебании принимаем в сторону движения материала по ситу, что снизит время грохочения.

Из формулы (7.18) с использованием значении У₁ и У₂, определяем необходимые площади сит.

Для предварительного грохочения щебня на наклонном сите с углом наклона 15° (для сита с ячейкой 70 мм).

где К₁ = 1,08, т.к. при d до 70 мм У₁= 0,28;

К₂ = 0,6, т.к. при d до 35 мм У₁≈0,5(0,05+0,11) = 0,08;

К₃ = 0,8 при угле наклона грохота к горизонту 15°.

Для окончательного грохочения:

где К₁ ≈ 0,89, т.к. при d до 40 мм У₂= 0,47;

К₂ ≈ 0,76, т.к. при d до 20 мм У₂=0,24.

где К₁ ≈ 0,7, т.к. при d до 20 мм У₂= 0,24;

К₂ ≈ 0,67, т.к. при d до 10 мм У₂=0,12.

где К₁ ≈ 0,63, т.к. при d до 10 мм У₂= 0,12;

К₂ = К_2min= 0,63, т.к. при d до 5 мм У₂=0,04.

где К₁ ≈К_1min= 0,58, т.к. при d до 5 мм У₂= 0,04;

К₂ = К_2min= 0,63.

Используя данные по оптимальным размерам отверстий сит определяем:

для грохота предварительного грохочения

аø = 82 мм или аø = 70 мм;

для грохота окончательного грохочения

аø = 47 мм или аø = 40 мм;

аø = 24 мм или аø = 18 мм;

аø= 12мм или аø = 10 мм;

аø = 5 мм или аø = 6 мм.

По большему значению F осуществляем подбор грохотов с учетом полученных размеров отверстий сит:

для предварительного грохочения грохот ГИТ-41 с F=4,5 м² (2 шт.);

для окончательного грохочения грохот трехcитный ГИЛ-42 с F=5,6 м² (2 шт.)

Выбор параметров колебании А и ω производим с учетом их со­ответствия коэффициенту динамического режима Г, определяемому по формуле (7.17).

В соответствии с практическими рекомендациями по выбору режимов грохочения устанавливаем нижние значения ω и верхние значения коэффициента режима грохочения Г.

Тип грохота	Технические характеристики
АхВ, мм х мм (F = м3)	Чис­ло сит	α, град	Частота колеба­нии, коробаω, мин	Амплитуда коле­баний А, мм	Размер отвер-стий сит	NдвкВт	Массаm, кг	П, т/ч
ГИТ-41	1500x3000 (4,5)		10÷30			80,40 25x25
ГИЛ-42	1500x3750 (5,62)		10÷25		2,5	50:25:13	7,5
ГИТ-41Λ	1500x3000 (4,5)		10÷30		3÷5	8÷12			120÷÷230

Проведенное решение поставленной задачи методом, основанным на базовых экспериментальных данных, показывает, что достижение высокой степени точности зернового состава продукта указанным способом получить затруднительно.

Для этого необходимо использовать более точную технологическую методику расчета, базирующуюся на решении уравнения кинетики грохочения, получаемого из рассмотрения массово - балансной модели потока материала.

7.8. Машины для бетонных и отделочных работ.

Производство бетонных и отделочных работ на строительных объектах в основном, осуществляют с помощью предварительно доставленных строительных материалов: в первую очередь бетонной смеси, раствора, окрасочных составов. В настоящее время ис­пользуют технологию доставки готовых, частично приготовленных составов и сухих строительных смесей. В последние годы технология использования сухих строительных смесей получила широкое применение ввиду их разнообразия, высокого качества приготовления в заводских условиях.

Доставка строительных составов в случае контейнерного способа реализуется автотранспортом, в других случаях необходимы специализированные автомобили - спецавтотранспорт, например, для бетона - автобетоновозы, автобадьевозы, автобетонопобудители,автобетоносмесители.

Автобетоновоз– специальный автомобиль, предназначенный для качественной температурносохранной массовой доставки готовой бетонной смеси в ковшеобразном термоизолированном или подогреваемом кузове. Автобетонопобудители - автобетоновозы с устройством для побуждения перевозимой готовой смеси с помощью лопастного вала. Автобадьевоз - специальный автомобиль, обычно тягач с полуприцепом, предназначенный для порционно-контейнерных перевозок сухих и готовых смесей в отдельных ёмкостях. Автоцементовоз - специальный автомобиль - тягач с полуприцепом, оснащённый закрытой ёмкостью для пылевидного состава и устройством его загрузки и выгрузки в виде пневмотранспортной установки. Автобетоносмеситель - специальный автомобиль с рабочим оборудованием смесительного типа. Автобетоносмеситель-укладчик- автобетоносмеситель, оснащённый рабочим оборудованием для укладки бетонной смеси в виде ленточного конвейера или бетононасоса с распределительным манипулятором.

Механизация работ на строительной площадке связана с приёмом, приготовлением, распределением (подачей), укладкой или нанесением па обрабатываемую поверхность строительных составов. Несмотря на то, что машины и оборудование для производства бетонных, штукатурных и малярных работ включены в разные подклассы СМ, принципы устройства их и названия схожи. СМ указанных технологии реализуют выполнение следующих операции:

 смесители - приготовление строительного состава;

 насосы и агрегаты на их базе - распределение его в пределах строительной площадки, укладки или нанесения на обрабатываемую поверхность;

 вибраторы - уплотнение бетонных смесей;

 разравнивающие и затирочные машины - разравнивание и затирку нанесённого состава.

Технология приготовления строительных составов предусматривает дозированную подачу их компонентов в смесительную камеру. Устройство, реализующее такую подачу, называют дозаторами.

Дозаторы представляют собой особую группу машин непрерывного транспорта - питателей (ленточных, ковшовых, винтовых и вибрационных конвейеров, пневмо- и гидронасосов и др.), оснащенных аппаратурой для дозированной загрузки компонентов и воды с нормированной точностью. Так, при приготовлении бетонных и растворных смесей необходимо обеспечить погрешность дозирования (по массе) для вяжущих веществ и воды ± 2,5%. Они используются также в окрасочных агрегатах для нанесения двухкомпонентных составов, в оборудовании для приготовления строительных смесей и др.

Дозаторы классифицируют по следующим признакам:

- виду дозируемого параметра: на объёмные и весовые (послед­ние обеспечивают лучшую точность дозирования);

- принципу действия: циклического и непрерывного;

- виду дозируемого материала (жидкости, сыпучих, цемента, химических компонентов);

- системе управления: ручные, полуавтоматические и автоматические.

Основными характеристиками дозаторов являются точность дозирования и производительность.

На рис. 7.20 представлена схема автоматического дозатора сыпучих материалов, выполненная на базе бункерно - ленточного питателя, оснащенного двумя регулируемыми видами электроприводов: вращательного - для движения лепты конвейера и вибрационного электромагнитного - для колебаний бункера. Двигатели конвейера и бункера синхронны по частоте; питание силовой и управляющей цепей приводов обеспечивается от одной фазы электросети. Принцип работы дозатора состоит в поддержании постоянства количества движения материала на ленте (mV), пропорционального производительности.

Эта задача решается за счет изменения скорости движения лепты V либо интенсивности подачи материала на ленту из бункера, определяющая m. Предполагается следующая стратегия решения задачи: одновременное снижение V и m; снижение V до V_min при дальнейшем снижении m или наоборот.

Рис.7.20 Структурная схема одноагрегатного дозатора:

1 – тахогенератор; 2 – приводной двигатель; 3 – редуктор;

4 – датчик усилия; 5 – множительно – преобразующее уст-

ройство; 6 – преобразователь напряжение – частота;

7 – электромеханический счетчик; 8 – усилитель; 9 – опе-

рационный усилитель; 10 – задатчик; 11 – групповой

датчик; 12 – тиристорный усилитель мощности

Реальные значения управляемой величины во времени U2 получают по показаниям датчиков массы (обычно весового типа), скорости (тахогенератора) с использованием множительно - преобразующего устройства. Требуемые значения управляемой величины U₆, определяющие планируемый режим питания, задаются от задатчика. Рассогласование |U₂ – U₆| через блок формирования сигнала и тиристорный усилитель мощности подаются двигателю конвейера, изменяющему V.

Преобразователь 6 формирует импульсы прямоугольной формы, подаваемые на электромеханический счетчик. Из схемы выводится нормированный сигнал 0÷10 В (с усилителя 8) и релейный сигнал m_min, информирующий о недостаточном количестве материала на ленте.

7.9. Смесительное оборудование

Смеситель- рабочее оборудование в виде емкости, предназначенное для приготовления строительных составов путем перемешивания их дозированных компонентов с помощыо лопастного устройства (аппарата).

Рабочий процесс перемешивания реализуется лопастным аппаратом путём создания потоков загружаемых компонентов смеси в специальной камере-ёмкости, называемой чашей или барабаном. Основные виды потоков: переменный, радиальный, перекрёстный. Наиболее эффективный режим потоков - турбулентный.

Рассмотрим основные виды смесителей и их характеристики, сделав акцент на бетоносмесителях, наиболее разнообразных по исполнению.

В зависимости от вида состава используют ёмкости (барабаны) различных форм, обеспечивающие возможность загрузки компонентов и выдачи продуктов. Смесительное оборудование непрерывного действия обеспечивает одновременно реализацию процессов загрузки, перемешивания компонентов и выдачу готовой продукции. В смесительном оборудовании цикличного действия указанные операции производятся последовательно. Их общая продолжительность составляет время цикла. Лопастной аппарат выполняется с приводом непрерывного или вибрационного типа.