Параметры и режимы работы набрызгбетонных машин » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Параметры и режимы работы набрызгбетонных машин

05.12.2020

Основными параметрами набрызгбетонных машинах которых зависит эффективность их работы, являются: расход и давление сжатого воздуха на транспортирование бетонной смеси, объемная концентрация смеси в материалопроводе, производительность, давление набрызгбетонной струи, расход и давление воды для затворения набрызгбетона. У самоходных транспортно-набрызгбетонных машин определяющее значение имеют эксплуатационная производительность и объем бункера для доставки бетонной смеси.

Расход сжатого воздуха для транспортирования бетонной смеси по трубопроводу
Параметры и режимы работы набрызгбетонных машин

где Qв — расход сжатого;вдздуха, м3/мин; ам — диаметр материалопровода, м; vв — необходимая скорость воздуха для транспортирования бетонной смеси, м/с.

Отличительной особенностью транспортируемых на: брызгбетонных смесей является их неоднородность (различная ПЛОТНОСТЬ, крупность и форма частиц).

Для исключения пробкообразования в трубопроводе оптимальная скорость транспортирующего воздуха должны быть в 1,2—1,5 раза больше скорости витания самых крупных транспортируемых частиц сухой смеси бетона. При этом большие значения скоростей воздуха следует принимать при повышенной влажности смеси и содержании крупной фракции заполнителя выше 10%. Необходимые скорости воздуха, определенные из условия обеспечения скорости витания самых крупных частиц смеси, приведены в табл. 25.

Давление сжатого воздуха, при транспортировании набрызгбетонных смесей зависит от общих потерь напора в транспортном трубопроводе с учетом характеристики перемещаемого, материала. Для этого необходимо определить значение опытного коэффициента. Установлено, что при транспортировании набрызгбетонных смесей по трубопроводу диаметром 50 мм среднее значение опытного коэффициента изменяется в пределах 0,29—0,5. С увеличением крупности заполнителя, входящего в состав смеси, и соответственно средней скорости воздуха величина коэффнциента убывает. Необходимое давление сжатого воздуха в начале трубопровода зависит от длины транспортирования смеси, ее физико-механического свойств, диаметра трубопровода и условий его прокладки по горным выработкам.

Величины нёобходимого давления воздуха в начале горизонтального материалопровода в зависимости от его длины для различных смесей набрызгбетона показаны на графике (рис. 73).

Объемная концентрация смеси в материалопроводе

где рв — плотность воздуха, кг/м3 (рв=1,224 кг/м3); uв — весовая концентрация смеси, кг/кг.

Для рассматриваемых условий весовую концентрацию смеси можно определить по графику (рис. 74) в зависимости от приведенной длины материалопровода которая в свою очередь определится из выражения

где ЕLг — сумма горизонтальных участков материалопровода, м; ЕLв — сумма вертикальных участков материалопровода, м; ЕLэк — сумма эквивалентных длин местных сопротивлений материалопровода, м.

Длины, эквивaлентныe коленам материалопровода, приведены в табл. 26.


Производительность набрызгбетонных машин из условий пневмотранспортирования смеси бетона

где Пн.м — производительность по сухой смеси, м3/ч; VQв — расход сжатого воздуха, м3/мин; u — объемная концентрация смеси, кг/м3; рс — плотность смеси, кг/м3.

Плотность сухой бетонной смеси

где рц, рп, рщ — плотность соответственно цемента, песка и щебня, кг/м3; z1, z2 — коэффициенты, показывающие соотношение песка и щебня в бетонной смеси; kc — коэффициент выхода, смеси, равный соотношению объема смеси к. суммарному объему отдельных компонентов. Для набрызгбетонных смесей оптимального состава Ц:П:Щ=1:2:1, kc=0,9, а рс=1600-2100 кг/м3.

Величины рациональной производительности набрызгбетонных машин при укладке бетонных смесей оптимального состава приведены на графике (рис. 75).

Из графика видно, что повышение производительности машин может быть достигнуто при уменьшении приведенной длины и увеличении диаметра материалопровода. Это можно осуществить при выполнении набрызгбетонных машин самоходными.

В свою очередь производительность набрызгбетонных машин определится конструктивными особенностями их рабочих органов.

Производительность машин (м3/ч) с роторным барабаном (см. рис. определится из выражения.

где k1 — коэффициент заполнения ячеек; k2 — коэффициент разгрузки ячеек; Vн — объем ячейки, zя — число ячеек в роторном барабане; wб — частота барабана, об/мин.

Коэффициент заполнения ячеек, определенный геометрической высоте их заполнения при одном обороте барабана, равен при влажности заполнителя 4% — при влажности заполнителя 9% — 0,74. Величина коэффициента разгрузки ячеек обусловливается расходом сжатого воздуха на пневмотранспортирование смеси и составляет при оптимальном расходе 0,95—0,98.

Производительность машин со шнековым рабочим органом (см. рис. 48)

где dш — диаметр шнека, м; d1 — диаметр вала, м; j — шаг шнека; м; wш — частота вращения шнека; об/мин; об/мин; w — коэффициент заполнения.

Величина коэффициента заполнения зависит от влажности заполнителя и частоты вращения шнека. При частоте вращения шнека до 100—120 об/мин и влажности заполнителя 2—4% w=1. При увеличении частоты вращения до 160 об/мин и той же влажности w = 0,83-0,88: Увеличение влажности смеси более 4% приводит к сводообразованию материала и резким колебаниям величин w (от 0,1 до 1) в процессе работы машины. Наличие побудителя стабилизирует значение w в пределах 1—0,65.

Эксплуатационная производительность, (м3/ч) самоходных транспортно-набрызгбетонных машин (см. рис. 54, 55, 56) определится из выражения

где tсм — продолжительность смены, ч; Vб — вместимость бункера машины, м3; kи.в — коэффициент использования сменного времени, равный 0,88; Lт — длина трассы от пункта загрузки до места производства работ, м; vcp — средняя скорость на трассе в. грузовом и порожняковом направлении, м/ч; П1 — техническая производительность рабочего органа машины; м3/ч; t1 — время загрузки 1 м3 бетонной смеси, ч; t2 — время на подготовительно-заключительные операции, ч.

Возможные величины сменной эксплуатационной производительности самоходных машин для крепления горных выработок при их выполнении на различных транспортных базах при схеме организации работ, изображенной на рис. 60, а, приведены на графике (рис. 76).

Давление набрызгбетонной струй является ее главным динамическим параметром, обусловливающим оптимальные плотность и структуру укладываемого бетона.

В начальном участке набрызгбетонной струи ее давление.

где рc — давление в начальном участке набрызгбетонной струи, Па; vc — скорость воздуха на выходе из материалопровода, м/с; dc — диаметр сопла, м; аx1 — диаметр начального участка струи, м; u — объемная концентрация набрызгбетонной cмеси, кг/м3; mо — коэффициент соотношения скоростей воздуха и частиц смеси набрызгбетона, равный 1,1—1,5; рв — плотность воздуха, кг/м3.

На основании исследований между эффективным диаметром раскрытия набрызгбетонной струи и расстоянием сопла до поверхности бетона установлена аналитическая зависимость:

где dx — эффективный диаметр раскрытия струи в рассматриваемом сечении, м; В — постоянный коэффициент (для сопла с коническим насадком В=0,236, для сопла с цилиндрическим насадком В=0,15).

Исследования влияния к давления набрызгбетонной струи на прочность уложенного бетона и потери материала при бетоннировании свода и стенок горных выработок позволили установить его оптимальные величины. Результаты этих исследований представлены на графике (рис. 77). За критерий-прочности бетона в данных исследованиях был принят безразмерный коэффициент относительной прочности набрызгбетона (S), представляющий собой отношение прочности последнего, к прочности вибробетона.

Зависимости, изображенные yа рис. 77, были аппроксимированы в аналитические выражения

где S — коэффициент относительной прочности набрsзгбетона; рс — давление набрызгбетонпой струи, Па; Ос — потери материала при бетонировании свода горной выработки, %; Ов — потери материала при тонировании вертикальной стенки горной выработки, %.

В результате исследований установлена оптимальная величина трамбующего давления,, равная 1,5—3 кН/м2.

Расход воды (кг) для затворения 1 м3 сухой набрызгбетонной смеси из условия полного ее смачивания можно определить из выражения

где oз — коэффициент поверхностного натяжения водного раствора на поверхности раздела фаз вода—воздух, Н/м; 0 —краевой угол смачивания, градус (для сухих бетонных смесей изменяется от 72 до 84°); Esм — суммарная поверхность частиц в объеме 1 набрызгбетонной смеси, м2; nэ — к.п.д. кинетической энергии смачивающей воды, равный 0,3—0,5; vк1 — скорость соприкосновения капли с частицей смеси при вспрыскивании воды в материалопровод через форсунки распределительной втулки, м/с; Укскорость соприкосновения капли с. частицей смеси при движении по материалопроводу, м/с (соответствует величинам скорости транспортирующего воздуха); приведена в табл. 25.

В свою очередь

где Т — температура воды, °C.

где Мц — масса цемента в заданном объеме набрызгбетонной смеси, кг; sуд — удельная поверхность цемента м2/кг.

Для обычного портландцемента величина его удельной поверхности по воздухонепроницаемости составляет 250—350 м2/кг, а для быстротвердеющих цементоя sуд = 350-450 м2/кг.

где Кv — коэффициент снижения скорости капель до встречи с частицей; ф — коэффициент скорости, равный 0,97; p — давление воды в смесительной камtре, Па; Р2 — давление воздуха в материалопроводе на месте установки узла затворения, Па; увод — удельный вес воды, Н/м3; q — ускорение свободного падения телa, м/c2.

Определение коэффициента Kv проводилось экспtриментальным методом на стенде, пневмотранспортной установки, узел затворения которой был выполнен из оргстекла. Диаметр форсунки dm = 1,2 мм.

Для удобства наблюдений вода для затворения была подкрашена. Вода вспрыскивалась под делением в материалопровод диаметром 50 мм, по которому транспортировалась сухая бетонная смесь с концентрацией 30—33 кг/кг при скорости транспортирующего воздуха до 40 м/с. В процессе наблюдений определялась активная длина la, дальнобойность lд и зона затухания lд—la факела струи. Результаты наблюдений за вспрыскиванием воды в материалопровод с различными перепадами давления Ар=р-р2 представлены нa рис. 78.

Исходя 43 пропорциональности скорости и активной длины распыления la факела струи определена зависимость коэффициента. Кv от перепада давлений Ap (рис. 79). Из приведенной зависимости видно, что оптимальный перепад давлений находится в пределах 0,3—0,9 МПа. Величина оптимального удельного расхода воды в зависимости от перепада давления при затворении 1 м3 сухих бетонных смесей различного состава приведены на рис. 80.

Таким образом, основными факторами, обеспечивающими полное затворение бетонной смеси при расходе воды qb, близком к оптимальному, являются поддержание рациональных величин перепада давления Ap и повышение к. п. д. кинетической энергии, величина которого в настоящее время не превышает 30%.

Эффективными cпособами повышения к. п. д. являются: уменьшение до минимально возможных пределов диаметра форсунки, повышение давления подводимой воды, отнесение узла затворения до конца материалопровода, установка специальных турболизаторов потока в материалопроводе и сопле, а также предварительное увлажнение смеси путем установки водовоздушных смесителей в трубопровод подвода сжатого воздуха. Резервами:, повышения качества затворения смеси являются применение смачивающих добавок, снижающих коэффициент- поверхностного натяжения оз.

Расчет узла затворения набрызгбетонной машины сводится к определению числа форсунок в распределительной втулке. Необходимый расход воды (м3/с) для затворения, исходя из производительности машины, можно определить из выражения

где Пн.м — производительность машины, м3/с; qв — удельный расход воды, кг/м3; рвод плотность воды, кг/м3.

Расход воды (м3/с) через отверстие форсунки

где в — коэффициент расхода; sф — площадь поперечного сечения форсунки, м2; Ар — перепад давления. Па; pi — потери давления, обусловленные ростом концентрации смеси в материалопроводе, Па. Коэффициент расхода зависит от соотношения длины (lф) и диаметра (dф) отверстия форсунки (см. рис. 78, а). При la/dф = 0,8-2, в = 0,7-0,75, а при lф/dф = 2-3 в = 0,75-0,85. Применять форсунки с lф/dф >3 нецелесообразно, так. как возрастают потери на трение.

По условию получения оптимального диаметра капель диаметр форсунки, желательно иметь минимальным, а по условию удобства обслуживания (отсутствие засорений) диаметр форсунки желательно увеличить.

Практически диаметр форсунок колеблется в диапазоне dф = 0,8-2 мм. При диаметре меньше 0,8 мм отверстия легко засоряются, а при диаметре больше 2 мм значительно ухудшается распыление и резко возрастает крупность капель, так как струя воды на длине, равной диаметру материалопровода, получается мощной и плохо распадается на капли. Экспериментальным путем установлено, что для затворения сухой набрызгбетонной смеси dф=1;2 мм. По выбранному диаметру определяют площадь отверстия форсунки sф. Установленные экспериментальным путем зависимости между потерями давления (pi) в месте расположения узла затворения (10 м от конца материалопровода) и концентрацией смеси в материалопроводе изображены на графике рис. 81.

Зная общий расход-жидкости, необходимый для затворения сухой набрызгбетонной смеси, определяют потребное число форсунок

Оптимальные числа форсунок диаметром 1,2 мм в узлах затворения набрызгбетонных машин приведены на графике рис. 82.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: