12.4. Катковые смесители (бегуны)

Катковые смесители (бегуны) имеют неподвижную чашу 1 (рис. 38) и два гладких катка 2 (посаженные на оси 4), которые катятся по слою смешиваемого материала вокруг центрального вертикального вала 3. При помощи плужков 5 и 6 смешиваемый материал направ­ляется под катки. Катки смонтированы на кривошипах таким обра­зом, что при попадании под них случайных твердых предметов могут приподниматься и пропускать последние.

Между катками и днищем чаши имеется регулируемый зазор  (до 25 мм), который предотвращает дробление катками песчаных зерен смеси. Готовый замес выгружается из смесителя через люк 7 в днище чаши. Загрузка исходных материалов и выгрузка смеси осуществляется периодически.

В зарубежной практике распространены катковые смесители с резиновыми катками с пневматической камерой (наподобие автомобильного колеса). Днище и борта чащи также облицовываются резиновыми пластинами. Такое исполне­ние дает хорошее качество смешивания в результате большего коэф­фициента трения между резиной и компонентами смеси и обеспечивает высокую производительность смесителей. Срок службы таких катков и чаши больше, чем катков в обычном металлическом исполнении.

Катковые смесители непрерывного действия (рис. 39), состоят из двух смежных чаш 1 и 2, имеющих проем в месте сопряже­ния. Механизмы смеши­вания в чашах син­хронно вращаются в противоположные сто­роны, перемешивая ма­териалы и передавая их из одной чаши в другую. Составляющие смесь ма­териалы подаются не­прерывно в правую ча­шу, где вращающиеся скребки 3 подхватывают загруженный материал и перемещают его к каткам 4 и далее к боковой поверхности чаши плужками 5.

Рис. 38. Схема смесителей с вертикальными катками

Под действием центробежных сил в месте сопряжения обеих чаш смесь переносится в левую чашу смесителя, а затем возвращается в пра­вую и т. д. Однако из левой чаши в правую смесь возвращается в несколько меньшем количестве. Часть смеси за каждый оборот смешивающего механизма вы­дается через постоянно открытый люк в днище чаши. Бегуны рабо­тают с периодической и непрерывной загрузкой.

Рис. 39. Катковые смесители непрерывного действия

12.5. Основы теории работы катковых смесителей (см)

Из расчетной схемы каткового сме­сителя (рис. 40) видно, что перекатывание катка по слою смеси, располо­женному на днище смесителя, возможно при определенном соотноше­нии его диаметра D_к и высоты слоя смеси h₂: при малом значении h₂ будет низка производительность бегунов, а при очень большом значении h₂ каток будет сдвигать смесь перед собой, не перекатываясь через нее. Сила трения между катком и смесью также влияет на параметры D_к и h₂. Связь между парамет­рами определяется из рассмотрения сил, действующих на границе каток – смесь.

В точке A действуют две ос­новные силы: сила нормального давления катка на смесь N, направленная по радиусу, и перпен­дикулярная ей сила трения T между катком и смесью, опреде­ляемая соотношением

,

(88)

где f – коэффициент трения между катком и смесью; f = 0,60,7.

Разложим по правилу параллелограмма силы N и Т на вертикальные и горизонтальные составляющие. Из полученных прямоугольных треугольников будем иметь

(89)

где N_г – горизонтальная составляющая силы нормального давления;

 – угол захвата;

T_г – горизонтальная составляющая силы трения.

Каток будет захватывать смесь и перекатываться по ней только в том случае, когда

.

(90)

Рис. 40. Расчетная схема каткового смесителя

Выполнив условие (90) путем подстановки значения T_г, N_г и T получим, что

.

(91)

Зная угол , путем простого геометрического построения легко найдем высоту слоя h₂:

,

(92)

откуда

.

(93)

При коэффициенте трения равном 0,7, получим  < 35°. Тогда D_к  11h₂.

Толщина слоя h₁, обычно равняется 2025 мм.

Мощность привода смесеприготовительных машин зависит от массы замеса и свойств смеси. Влияют на мощность и конструктивные параметры. К ним следует отнести площадь чаши, рас­положение и число плужков, размеры катков и место их установки, частоту вращения вертикального вала. Мощность привода катковых смесителей (бегунов) обычно выражается зависи­мостью

,

(94)

где N_хх – мощность холостого хода, кВт;

N_пл – мощность, необходимая для перемещения плужков, кВт;

N_кач – мощность, необходимая для качения катков по смеси;

N_ск – мощность, необходимая для преодоления трения скольжения катков по смеси, кВт;

_пот – коэффициент дополнительных потерь.

Мощность холостого хода определяется коэффициентом полезного действия электро­двигателя и потерями на трение в механизмах машины. Для серийно выпускаемых бегунов она составляет в среднем 2,53 кВт; мощность, необходимая для перемещения плужков, достигает 34 кВт; мощность на преодоление скольжения – 1,53,0 кВт. Коэффициент дополнительных потерь составляет 0,030,05. Это потери в подшипниках катков и кривошипов, которые при холостом ходе не вращаются относительно осей кривошипа.

Частота вращения вертикального вала катковых смесителей составляет 0,250,5 с^–1 (1530 об/мин).