Конструкции Дорожн машин 14 12 2013

отгребающие лопасти 3, приваренные к обечайке барабана 5 и обеспечивающие интенсивное перемещение материала от загрузочного торца 1, чтобы не было пересыпания материала обратно в загрузочную коробку. Угол подъема отгребающих лопастей составляет 45...60° к продольной оси барабана, а длина первой зоны 0,5...0,8 диаметра барабана.

Во второй зоне применяют подъемно-сбрасывающие лопасти 4, расположенные параллельно оси барабана. Перемещение материала вдоль барабана обеспечивается благодаря наклону барабана к горизонту под углом 3...6°. В некоторых конструкциях для изменения производительности применяют регулирование угла наклона барабана.

Рис. 2.4. Сушильный барабан:

1– загрузочный торец; 2 – отверстие выхода дымовых газов; 3 – отгребающие лопасти; 4 – подъемно-сбрасывающие лопасти; 5 – обечайка барабана;

6 – разгрузочные лопасти; 7 – отверстие выхода материала

Подъемно-сбрасывающие лопасти сушильных барабанов (рис. 2.5) разделяют на корытообразные мелкие (рис. 2.5, а) – встречаются наиболее часто из-за простоты конструкции; закрытые, глубокие (рис. 2.5, б); криволинейные мелкие (рис. 2.5, в); серповидные (рис. 2.5, г); закрытые мелкие (рис. 2.5, д); закрытые глухие (рис. 2.5, е); плоские радиальные (рис. 2.5, ж); плоские, отклоненные вперед по ходу движения (рис. 2.5, з); плоские, отклоненные назад относительно хода движения (рис. 2.5, и). Существуют также другие типы лопастей.

Закрытые глубокие лопасти по рекомендации д-ра техн. наук, проф. Н. М. Михайлова (рис. 2.5, б) выпускают со следующими размерами: l= 0,2D;

l1= 0,085D; d = 0,6D; α = 25 ... 30°.

Во второй зоне лопасти устанавливают в несколько рядов по длине барабана с расстоянием между рядами 50...100 мм. Для лучшей передачи тепла от газов к материалу лопасти в соседних рядах смещают на полшага. Длина лопастей в осевом направлении составляет l = 0,6 ... 0,8 м. Лопасти в более холодной части барабана приваривают, в более горячей части их желательно крепить болтами во избежание деформации из-за неравномерного нагрева лопастей и обечайки.

21

Рис. 2.5. Подъемно-сбрасывающие лопасти сушильного барабана

В третьей зоне – зоне разгрузки устанавливают плоские лопасти под углом 0...30° к оси барабана, что ускоряет продвижение материалов и предохраняет их от пережога радиационным излучением (особенно важно для известняковых материалов). Иногда в третьей зоне устанавливают серповидные лопасти, которые проносят материал над факелом и ссыпают его по периферии факела. Серповидная форма лопастей целесообразна при малых размерах топки, когда сгорание топлива происходит в сушильном барабане.

Полное отсутствие лопастей в третьей зоне нежелательно, так как материал лежит во вращающемся барабане довольно узкой лентой и большая часть поверхности барабана подвергается интенсивному радиационному и конвективному нагреву от факела топки и может быстро выйти из строя. Длина третьей зоны составляет 0,4 ... 0,6 диаметра барабана.

Разгрузочный торец барабана входит в кожух разгрузочной коробки. Для барабанов малых диаметров применяются простые и надежные разгрузочные коробки с гравитационным ссыпанием материала, минуя топку, из барабана на лоток (рис. 2.6, а). Последний установлен под углом 45 0 к горизонтальной оси, что обеспечивает свободное ссыпание сухого материала в приемную воронку горячего элеватора. Такая конструкция имеет большую длину лотка и требует заглубления приемной воронки горячего элеватора. Барабаны больших диаметров разгружаются при помощи встроенного роторного элеватора (рис. 2.6, б).

Со стороны разгрузочной коробки барабана установлена топка. Околотопочную зону сушильного барабана с внутренней стороны облицовывают плитами из жаростойкой стали.

22

Рис. 2.6. Разгрузочные устройства сушильных барабанов: а) – ссыпной лоток; б) – ротационный элеватор;

1 – горячий элеватор; 2 – разгрузочный короб; 3 – барабан; 4 – ссыпной лоток; 5 – приемная воронка; 6 – роторный элеватор;

7 – обечайка сушильного барабана; 8 – топка

Вращение сушильного барабана осуществляется шестеренчатым, цепным или фрикционным приводом (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Приводы сушильных барабанов:

а– шестеренчатый; б – цепной охватывающего типа;

в– цепной тангенциального типа;

1– обечайка сушильного барабана; 2 – делительная окружность ведомого зубчатого венца; 3 – ведущее зубчатое колесо;

4 – обводные ролики; 5 – натяжное зубчатое колесо;

ΣW – окружное усилие, ведущего звена, приложенное к зубчатому колесу

Шестеренчатый привод (рис. 2.7, а) состоит из ведущей шестерни 3 и

23

ведомого зубчатого венца 2, закрепленного на барабане 1 при помощи компенсаторов. При высокой надежности и долговечности шестеренчатый привод имеет следующие недостатки: высокую стоимость венцовой шестерни (колеса), особенно для барабанов больших диаметров; нарушение зацепления между ведущей шестерней и зубчатым венцом ввиду возможного прогиба барабана и сложности регулирования зацепления при монтаже зубчатого венца.

Цепной привод сушильных барабанов состоит из ведущей звездочки 3 (рис. 2.7, б, в), зубчатого венца 2 цепной передачи, закрепленного на сушильном барабане 1 при помощи компенсаторов, натяжной звездочки 5 и цепи.

На рис. 2.7, б показана цепная передача охватывающего типа с вращением ведущей звездочки и ведомого зубчатого венца в одну сторону, а на рис. 2.7, в – тангенциального типа с наружным зубчатым венцом 2 и вращением ведущей 3 и ведомой 2 звездочек в разные стороны. Преимуществом цепной передачи охватывающего типа является простота конструкции.

Недостатки этой передачи заключаются в неравномерности натяжения цепи при возможном прогибе барабана и неточности монтажа зубчатого венца цепной передачи, которая усугубляется также и тем, что натяжные звездочки или ролики выполнены неподпружиненными; неблагоприятном расположении ведущей звездочки под барабаном, которое создает дополнительное усилие в опорных роликах, равное усилию натяжения в рабочей ветви цепи.

Цепная передача тангенциального типа с наружным ведомым зубчатым венцом (рис. 2.7, в) сложнее по конструкции. Для этой передачи требуется установка натяжной звездочки 5 на пружинный амортизатор, применение ведущей и натяжной звездочек относительно большого диаметра для обеспечения достаточного угла охвата ведомого зубчатого венца цепью

(αб = 20...30°).

Достоинство этого типа привода состоит в том, что усилие натяжения рабочей ветви цепи, равное окружному усилию зубчатого венца, почти не передается на опорные ролики сушильного барабана.

Следует отметить, что хотя долговечность цепного привода несколько ниже долговечности зубчатого, однако небольшая стоимость, простота обслуживания и ремонта, меньшие требования к точности монтажа делают цепную передачу, особенно тангенциального типа, более перспективной по сравнению с зубчатой передачей (шестеренчатой).

Зубчатые венцы цепной передачи состоят из обода с зубьями (рис. 2.8). Конструкции зубчатых венцов отличаются выполнением зубьев и их расстановкой на бандаже. На рис. 2.8, а изображен зубчатый венец из фрезерованных секторов, приваренных к бандажу и образующих непрерывную линию зубьев. На рис. 2.8, б показан венец с длинными зубьями, при которых снижаются требования к точности их изготовления и

24

шагу расстановки на ободе. На рис. 2.8, в представлен венец с короткими зубьями. Короткие зубья имеют профиль зуба обычной звездочки, а втулочно-роликовая цепь своими роликами ложится на впадины звездочки (зуба). Короткие зубья сложнее в изготовлении, но крепление их к ободу более надежное.

Фрикционный привод вращения сушильных барабанов встречается довольно редко. Вращение барабану передается от приводных опорных роликов через опорные бандажи вследствие сил трения между приводными опорными роликами и бандажами. Для обеспечения надежной работы все четыре опорных ролика выполнены ведущими. Опорные ролики с каждой стороны сушильного барабана либо насажены на общий вал, либо соединены трансмиссионными валами.

Рис. 2.8. Зубчатые венцы цепных передач:

а – секторный венец с нормальным шагом зубьев и вогнуто-выпуклой формой зуба; б – зубчатый венец с прореженными зубьями и прямолинейновыпуклой формой зуба; в – зубчатый венец с прореженными зубьями

и выпуклой формой зуба; 1 – приводная цепь типа ПРИ; 2 – обечайка барабана; 3 – компенсатор; 4 – бандаж зубчатого венца; 5 – зубчатый сектор; 6 – прямолинейно-выпуклый зуб; 7 – выпуклый зуб

Преимуществом фрикционного привода по сравнению с цепным приводом является простота конструкции и меньшая стоимость. Фрикционный привод с одним двигателем и трансмиссионными валами можно применять для сушильных барабанов малой производительности. Для больших сушильных барабанов все ролики оснащают индивидуальными приводами.

Смесительный агрегат предназначен: для сортировки (грохочения) и дозирование нагретых песка и щебня, дозирования минерального порошка и битума, перемешивания всех составляющих смеси и выдачи готовой смеси в автотранспортные средства или в накопительный бункер. Для получения качественной смеси требуется точное дозирование исходных материалов,

25

строгое соблюдение температурного режима и тщательное перемешивание минеральных материалов с вяжущими.

Асфальтосмесители разделяются по технологической схеме на две группы: смесители со свободным перемешиванием и смесители с принудительным перемешиванием. Каждая из них может быть периодического или непрерывного действия.

Всмесителях периодического действия приготавливается определенный по весу замес и время перемешивания ничем не ограничено. При этом для приготовления смесей различного состава не требуется какихлибо перестановок элементов смесителя.

Всмесителях непрерывного действия приготовление смесей различного состава связано с необходимостью перестановки лопастей. Кроме того, время перемешивания ограничено. Для приготовления нового состава смеси приходится перестраивать дозаторы. Смесители непрерывного действия целесообразно использовать в условиях, где не приходится часто изменять состав смеси. Достоинством этих смесителей является стабильность состава приготавливаемой в них смеси. В этих смесителях, как правило, автоматизированы все элементы технологического процесса.

Внастоящее время для приготовления асфальтобетонных смесей применяют в основном лопастные смесители принудительного перемешивания (рис. 2.9) периодического или непрерывного действия.

Смесители имеют корытообразное днище-корпус, боковые и торцовые стенки, два вала с лопастями, синхронно вращающиеся внутри корпуса навстречу один другому. Лопасти закреплены на валах посредством кронштейнов и расположены попарно, причем каждая пара лопастей

повернута относительно соседней пары на угол смещения φкр, равный 900 в смесителях периодического действия. По отношению к оси вала лопасти закрепляют на кронштейнах под углом α, чаще всего равным 450. Лопасти располагают на валу по прерывистой винтовой линии. Это необходимо для перемещения материала не только в плоскости вращения лопастей, но и вдоль корпуса смесителя.

Смесители непрерывного действия имеют удлиненный корпус, материал загружается в торце смесителя через люк в кожухе. В некоторых конструкциях смесителей в зоне загрузки 4...5 пар лопастей каждого вала

установлены с углом смещения кронштейнов φкр, равным 30 или 45°. При вращении лопастных валов смесь перемещается от одного торца к другому, где и разгружается через отверстие в нижней части торцовой стенки корпуса.

Длительность смешивания можно регулировать изменением подачи материала в смеситель и изменением скорости движения смеси в корпусе смесителя. При любой производительности для получения качественной смеси ее уровень должен закрывать лопасти смесителя, что достигается или изменением наклона смесителя, или подъемом подпорной заслонки.

26

Рис. 2.9. Схемы лопастных смесителей принудительного перемешивания: а) – периодического действия;

б) – непрерывного действия

Смесители периодического действия имеют более короткий корпус, чем смесители непрерывного действия, материал загружается через люки в кожухе смесителя. Готовая смесь разгружается через открываемое днищезатвор смесителя.

Смесители имеют пылеулавливающие установки, состоящие обычно из двух циклонов, вентилятора и бункера для сбора пыли.

Движение материала внутри корпуса смесителя, приводящее к равномерному распределению компонентов по объему замеса, зависит от установки лопастей на валах. Существуют две схемы движения смеси: противоточная и поточно-контурная (рис. 2.10).

При противоточной схеме движения смеси лопасти установлены на валах так, что при вращении последних смесь движется от торцов смесителя к центру. В центре смесителя смесь поднимается конусом и веерообразно растекается с вершины конуса.

27

Рис. 2.10. Схема движения смеси в корпусе смесителя:

а – противоточная; б – поточно-контурная; 1 – уровень смеси в смесителе; 2 – большие круги циркуляции; 3 – малые круги циркуляции

Лопасти, расположенные в середине вала, почти полностью загружены, так как находятся в смеси, а лопасти у торцовых стенок загружены очень мало. Особенно большая неравномерность загрузки лопастей по длине вала наблюдается у длинных смесителей, имеющих коэффициент формы корпуса смесителя ψ (отношение длины корпуса смесителя lк к его ширине bК), равный 1,4 и более. Пропорционально загрузке лопастей неравномерно изнашивается днище смесителя.

При поточно-контурной схеме движения смеси лопасти установлены на валах так, что при вращении последних смесь движется вдоль валов. Лопасти одного вала смещают смесь от одного торца смесителя к другому, где одна или две пары отбойных лопастей отгребают смесь от торца и передают на другой вал; лопасти второго вала смещают смесь в противоположную сторону, где отбойные лопасти передают смесь на первый вал. Так образуется замкнутая схема движения смеси по контуру — большой круг циркуляции смеси. В средней части смесителя лопасти соседних валов смещают смесь в разные стороны, что в сочетании с поперечным движением масс смеси приводит к возникновению малых кругов циркуляции и более быстрому распределению компонентов по объему замеса.

При поточно-контурной схеме движения смеси лопасти по всей длине валов загружены равномерно, износ днища и лопастей идет равномерно по длине смесителя, подлопастные валы нагружены значительными осевыми силами, воспринимаемыми опорными подшипниками лопастных валов.

Устройство лопастного смесителя с противоточной схемой движения смеси показано на рис. 2.11.

28

Рис. 2.11. Устройство лопастного смесителя с противоточной схемой движения смеси

Лопастной смеситель состоит из сварного корпуса 2, внутри которого укреплены два вала 3, несущих на себе лопасти 4. Внутренняя рабочая поверхность корпуса облицована съемными плитами. Валы вращаются со скоростью 75 мин –1 . Лопасти укреплены на валах попарно под углом 45° к оси вала. Благодаря этому материал движется не только по окружности, но и вдоль оси мешалки, что способствует его более интенсивному перемешиванию. Однако при такой конструкции и расстановке лопастей перемешивание материала в средней части мешалки является недостаточным. Для устранения этого эффекта разработана такая схема размещения лопастей, при которой смесь с краев мешалки перемещается к середине, а здесь лопасти одного вала перемещают материал вправо, а второго вала – влево. Применение такой схемы способствует улучшению перемешивания и позволяет уменьшить количество лопастей.

Нагретые минеральные материалы из дозаторов выгружаются в мешалку, куда поступает и отдозированный минеральный порошок. Горячий битум насосом высокого давления нагнетается в распределительные сопла, расположенные в мешалке. На соплах имеются насадки, распыляющие битум.

Вопросу улучшения качества асфальтобетонной смеси в настоящее время уделяется исключительное внимание. Интенсификации перемешивания способствует увеличение времени перемешивания, скорости вращения лопастей и введение в смесь поверхностно-активных веществ, понижающих поверхностное натяжение и количество битума, поступающего в мешалку. Появился новый способ перемешивания, заключающийся в следующем. Битум под давлением до 2 МПа распыляется в смесителе в виде тумана из мельчайших капель. Частицы каменного материала под

29

воздействием быстро вращающихся лопастей мешалки (до 200 мин–1 ) приобретают большую скорость и подбрасываются вверх на значительную высоту. Во время полета частицы легко и со всех сторон обволакиваются тонкими слоями битума. При этом способе перемешивания значительно снижается расход битума. В практику также начинает внедряться метод вибрационного перемешивания асфальтобетонных смесей. При совместном воздействии на асфальтобетонную смесь вибрации и принудительного перемешивания повышается качество перемешивания.

2.3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ИКОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АГРЕГАТОВ АСФАЛЬТОСМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Тепловой расчет сушильного барабана производится из условия, что сушка и нагрев каменных материалов осуществляют до температуры 180…220 ° С методом противоточного нагрева.

При тепловом расчете сушильного барабана решаются следующие задачи: составление материального баланса; составление теплового баланса; определение расхода топлива; определение геометрических параметров барабана.

При составлении материального баланса по заданной производительности (т/ч) и составу смеси определяют количество минерального материала, которое необходимо нагреть, и количество влаги, которое необходимо выпарить за 1 час работы.

Производительность сушильного барабана по сухому материалу, кг/ч:

П = 1000	П	Э		100 − q	б	− q	МП
								,
	Кв			100

где ПЭ – эксплуатационная производительность, т/ч; qб – расход битума в процентах от массы смеси;

qМП – расход минерального порошка в процентах от массы смеси; Кв – коэффициент использования по времени, Кв ≈ 0,85…0,9. Влажность песка и щебня до сушки принимают равной ω1 ≈ 5 %.

Поэтому количество влаги, кг/ч, которое необходимо удалить, равно

	ПВ = П		ω 1				.
		100		−	ω	1

При составлении теплового баланса расчет количества тепла, необходимого для сушки и нагрева минеральных материалов, производят в

30