История появления автомобильных бетононасосов

Содержание
Введение 2
1. История появления автомобильных бетононасосов 3
2. Автобетононасосы. Общие сведения 4
3. Классификация бетононасосов 9
4. Технические характеристики автомобильного бетононасоса Waitzinger 17
R3 XT 11
5. Методика расчета производительности автобетононасоса 13
6. Дополнительное задание 15
Заключение 17
Список литературы 18

Введение

В настоящее время в связи с интенсивным ростом высотного строительства процесс подачи бетонной смеси на высоту является актуальным и востребованным, в том числе с экономической точки зрения. В высотном строительстве каждый квадратный метр – дорогостоящая коммерческая площадь, поэтому инвесторы и конструкторы прикладывают много усилий, разрабатывая наиболее эффективные и надежные варианты решения проблем. [2, с.95]
Высотное строительство связано с подачей бетона на большую высоту и обеспечивается она с помощью бетононасосов, потому что только этот вид оборудования с помощью распределительных стрел и шлангов может доставлять значительные объемы бетона на необходимую отметку в здания и помещения уникальной конфигурации. Благодаря наличию такого сложного устройства, есть возможность подавать бетон по вертикали вплоть до высоты 715 метров.
Применение автобетононасосов с распределительной стрелой раньше осуществлялось для подачи бетонной смеси для возведения подземной части и первых этажей сложно доступных сооружений. Современные автобетононасосы имею большую классификацию раздаточных стрел. К примеру, стрела R образная, Z образная или RZ образная. Каждый вид стрелы имеет свои достоинства: R образная – достаточно компактна; Z образная – имеет высокую скорость развертывания; а RZ образная – совмещает оба, приведенных ранее достоинства. Объединяет перечисленные виды стрел наличие шарнирных сочленений секций.
Целью написания данного реферата является изучение теоретических аспектов автомобильного бетононасоса.
Из выше указанной цели можно выделить следующие задачи: история появления автомобильных бетононасосов, их общие сведения, классификация, технические характеристики, методика расчета производительности.
История появления автомобильных бетононасосовПервые предпосылки прямой подачи бетона от бетономешалки к месту кладки возникли еще в 30-х годах прошлого столетия, хотя некоторые первоисточники называют начало 20-го века, когда был собран первый простейший бетононасос. [6]
Но именно в 1927 г. два талантливых немецких инженера М. Гисе и Ф. Гелле придумали, как подать бетон на высоту, не используя бетонолитную башню. За счет сокращенного количества воды в бетонной смеси им удалось не только добиться снижения потребления энергии при подаче бетона на высоту до 40 м, но и позволить сырью быстро отвердевать. Дальность подачи смеси составила 120 м.
Немецким «Кулибиным» удалось добиться не только сокращения сроков на передачу сырья и его затвердевания, но и также заметно снизить себестоимость заливки.
Рис. 1. Автомобильный бетононасос
Putzmeister – именно этой немецкой компании мы обязаны появлению первого автомобильного бетононасоса 50 лет тому назад (рис. 1).
В период 1965-1968 г. в Германии появились первые бетоноподающие установки, установленные на грузовики. Уже спустя год модели Putzmeister занимали почти половину доли рынка стационарных и автомобильных бетоноподающих установок и выпускались с 3-секционными стрелами длиной 11-25 м, подающими бетон со скоростью 125 кубометров в час.
Автобетононасосы. Общие сведенияПредназначены для приготовления и транспортировки бетонной смеси в различных видах строительного производства.
Используются при доставке отдозированных сухих компонентов бетонной смеси, приготовления и транспортирования ее потребителям с сохранением свойств смеси в пути следования и по прибытию на строительный объект, для выгрузки готовой смеси непосредственно вместо ее укладки или в другие бетонотранспортные устройства (бетононасосы, конвейеры, бадьи, перегружатели и т.д.). [3, с.4]
Автобетононасос применяется исключительно для подъема бетона плотностью до 2,400 кг/м3. [4, с.22]
Автобетононасос состоит из базового транспортного средства и установки бетононасоса.
Установка бетононасоса состоит из следующих основных узлов (рис. 4.1 и 4.2):
Рис. 4.1 Основные узлы бетононасоса: 1 – фиксирующее устройство задней опоры; 2 – емкость для воды со сливным краном; 3 – блок управления левыми опорами; 4 – фиксирующее устройство передней телескопической опоры; 5 – электронный блок управления; 6 – система смазки; 7 – блок управления правыми опорами; 8 – рама; 9 – блок управления мачтой; 10 – блок управления бетононасосом; 11 – сигнал; 12 – панель блока управления; 13 – пульт управления водным насосом/мешалкой
Рис. 4.2. Основные узлы бетононасоса: 1 – насосная группа; 2 – кронштейн мачты; 3 – поворотная головка; 4 – звено мачты А; 5 - звено мачты В; 6 - звено мачты С; 7 - звено мачты D, 8 – концевой шланг; 9 – опорный цилиндр; 10 – задняя опора; 11 – распределительная коробка; 12 – передняя опора; 13 – телескопическое устройство
Работа автобетононасоса
Доставленный бетон заливается в воронку и откачивается бетононасосом по трубам подъемных линий к концевому шлангу. [4, с.24]
Мачта распределителя
Все части мачты приводятся в действие с помощью гидравлики. Подъемные линии и линии подачи состоят из труб и колен. Трубы и колена соединены разъемными муфтами.
Опоры
Задние опоры поворачиваются, а передние выдвигаются и поворачиваются с помощью гидравлики. Необходимое устойчивое положение автобетононасоса обеспечивается гидроопорами. В задних опорах находятся емкости для воды объемом 400 л. каждая.
Управление
Управление гидравлической системой бетононасоса и мачтой распределителя происходит через электронный блок управления. Управление может осуществляться с пульта управления или дистанционно.
Централизованная смазка
Централизованная смазка приводится в действие электродвигателем. Она обеспечивает смазкой все трущиеся детали автобетононасоса (кроме транспортных поршней). Возможно подключение к централизованной смазке транспортных поршней и мачты распределителя.
Принцип работы бетононасоса
Бетононасосы Waitzinger обычно приводятся в действие гидравлическим способом от двигателя автомобиля через распределительную коробку (см. рис. 4.3).
Управление осуществляется электрическим способом и полностью автоматизировано. Дополнительно, вручную, можно переключиться на пульте управления в режимы, которые позволят продолжить работу бетононасоса при выходе из строя электронного блока управления или датчиков. Число ходов может регулироваться от минимума до максимума.
Приводные цилиндры (1) имеют автоматическую компенсацию утечки. S-труба автоматически компенсирует износ на срабатываемой пластине и кольце.
Рис. 4.3. Принцип работы бетононасоса: 1 – приводной цилиндр справа; 2 – блок управления; 3 – емкость для воды; 4 – транспортный поршень; 5 – приемный бункер с мешалкой; 6 – S-труба; 7 – срабатываемая пластина; 8 – поворотный приводной цилиндр; 9 – транспортный цилиндр; 10 –приводной цилиндр слева
Бетононасос работает следующим образом:
Поворотные приводные цилиндры находятся в положении S13. Во время рабочего такта редукционный клапан Y3 отключается электрически, а Y4b включается. Приводные цилиндры перемещаются в направлении «A». Бетон левым транспортным цилиндром выдавливается через S-трубу в подающий трубопровод. [4, с.26]
В полость правого транспортного цилиндра бетон всасывается из приемного бункера. Как только датчик S12 срабатывает, Y4b отключается, а Y5b включается. Транспортные цилиндры останавливаются, а поворотные цилиндры перемещаются в направлении «C». Теперь S-труба расположена перед правым транспортным цилиндром. Датчик S14 включает Y4a (Y5b отключается) и транспортные цилиндры перемещаются в направлении «B». Теперь правый транспортный поршень выдавливает бетон через S-трубу а левый всасывает бетон из приемного бункера. При помощи датчика S11, Y4a выключается и Y5a поворачивает S-трубу в направлении «D». Полный цикл закончен.
Классификация бетононасосовДанную технику принято классифицировать по типу мобильности: [7]
Стационарный – отличается самыми высокими производительными показателями. Возможности такого насоса практически не ограничены. Они осуществляют подачу с напором до 200 метров кубических в положении – транспортировка возможно на 1 час. Максимально достигаемая высота расстояние до 2 тысяч метров. Подобный насос способен функционировать в двух режимах: малой производительность – подачи составляет 250 метров без потери давления. Если насос размещается в горизонтальном когда бетонная смесь подаётся с применением большого давления; высокой производительности – эффективность подачи достигается под малым давлением. Стационарный бетононасос оснащается двигателем, работающим на бензине или дизельном топливе. Он может располагаться не только индивидуальном шасси, но и без него. К недостаткам можно отнести тот факт, что перемещается лишь по территории строительной площадки. К месту стройки доставить можно только прибегнув к эксплуатации бортовой машины или погрузочной платформы. Прокат стационарный бетононасос стоит намного дешевле, чем мобильного.
Автоматический – можно отнести к категории автономных. Для подачи бетонной смеси его устанавливают на платформу тягача. Сначала раствор подаётся к бункеру приёма, далее направляется по бетоноводным трубам, которые располагаются на маневрируемой стреле-распределителе. Размер стрелы легко изменяется до 64 метров. Уровень производительности примерно в два раза меньше, чем у стационарного. Устройство способно подавать бетон на высоту около 70 метров, а в горизонтальной плоскости до двухсот метров. Средние показатели производительности объясняются тем, что техника наделена менее мощным движком. Это можно назвать недостатком. Однако, есть и преимущество – подготовка к работе отнимает около получаса. Дорогие модели оснащаются миксерами. Средняя вместительность барабана варьирует от 4 до 7 кубометров. Данная техника самостоятельно доставляет рабочую смесь к нужному участку, и заливает её.
Линейные – это насосные установки, которые располагают на базах крупногабаритных машин. Они не имеют распределяющей стрелы. Функция подобных установок – это транспортировка смеси на отдалённые участки. Горизонтально – до 0,4 км, а вертикально до 0,1 км. Это облегчает транспорт бетоносмеси, и даёт возможность выполнять бетонирование посменно. Существенный недочёт конструкции – трассу возможно отрегулировать только в ручную, а для этого понадобиться обслуживание целой бригадой строителей. [7]
Специальные – это бетононасосы, которые конструкторы наделили уникальными возможностями. Пример – гусеничный ход. Строители используют подобную технику вместе с бурами. Не возможно себе представить строительство в горной местности без подобных установок.
Классификация по типу конструкции:
Оборудованные поршнем – сильный поршень посредством всасывающей силы натягивает раствор из бункера-приёмника, далее происходит переключение клапанного колена, и благодаря смещению реверсии поршень начинает подавать раствор по бетоноводу.
Снабжённые ротором – роторные бетононасосы имеют прижимно-толкающие ролики, покрытые резиной. В каркасе насоса находится зафиксированный шланг. Специальные лопатки при движении ротора давят на него и происходит подача смеси.
Иногда бетонные насосы делят ещё и на гидравлические и механические. Гидравлика – отличается большим ходом поршня, что способствует равномерной транспортировки растворов без снижения силы напора. Механика – мене совершенна и не может похвастаться стабильностью этих характеристик. 
Технические характеристики автомобильного бетононасоса Waitzinger 17 R3 XTДанная модель автобетононасоса Waitzinger 17 R3 XT выпускается в нескольких комплектациях с разными насосами, менее и более мощными и производительными. Максимальная производительность достигается насосом THP 160 H - 146 м3/ч при давлении бетона 55 бар. [8] 
Четырех-секционная распределительная стрела с макимальным горизонтальным 13,1 м и вертикальным 16,1 м вылетами, смонтированная на двухосном шасси делает 17 R3 XT маневренной машиной для транспортировки готовой бетонной смеси к месту строительства.
Таблица 2
Технические характеристики автобетононасоса Waitzinger 17 R3 XT
Технические характеристики
Горизонтальный вылет, м13,1
Вертикальный вылет, м16,1
Высота развертывания, м4,6
Характеристики насоса
Модель насоса THP 160 H
Максимальная теоретическая производительность, м3/ч 146
Максимальное теоретическое давление бетона, бар 55
Давление гидравлической системы, бар 320
Кол-во рабочих циклов в минуту 42
Диаметр цилиндра, в мм230
Характеристика бункера
Емкость, л600
Максимальный ход поршня, мм1400
Габаритные размеры
Длина, мм8000
Ширина, мм2300
Высота, мм3460
Обозначение автобетононасосов (например, ТНР 94/37 R4 ST) включает в себя: [9]
ТНР 94 - тип бетононасоса и его производительность в м³/час
37 - высота стрелы;
R4 - тип стрелы и количество секций;
SТ - тип системы опор.
Насосы.
Гамма насосов ТНР состоит из 9 позиций со следующей производительностью: 60, 70, 85, 94, 110, 125, 140, 150, 160 м³/час. Насосы производительностью 140 и 160 м³/час могут поставляться с индексом Н, что означает установку гидронасоса увеличенной мощности.
Насосы производительностью от 94 м³/час и более устанавливаются на 3-х - и более - осные шасси. Особенности конструкции насосов аналогичны стационарным бетононасосам.
Стрелы.
Для обеспечения подачи бетона на различные высоты и расстояния фирма предлагает 15 типоразмеров стрел с высотой подачи от 17 до 52 м с шагом 17, 24, 28, 32, 35, 36, 37, 39, 42, 47 и 52 м.
В обозначении стрел (например, 28 Z4) первые две цифры обозначают высоту жесткой части стрелы в развёрнутом виде, латинская буква - тип складывания стрелы, последняя цифра - количество жёстких секций стрелы.
Буква Z обозначает возможность Z-образного складывания стрелы.Буква R - складные стрелы с качением, где все секции могут складываться в одну сторону. М – многократное складывание. Стрела имеет возможность вращаться относительно вертикальной оси на 360°?. [9]
Опоры.
Для обеспечения устойчивости установки с разложенной стрелой предлагаются несколько систем опор. Все опоры имеют вертикальные цилиндры с длинной хода до 900 мм благодаря чему обеспечивается надежная установка автобетононасоса на неровной поверхности.
Методика расчета производительности автобетононасосаМаксимальная теоретическая производительность, Gтеор.макс, м3/ч: расчетная производительность, предполагающая работу бетононасоса с полным заполнением бетонотранспортных цилиндров при всасывании, вычисляемая по формуле: [5, с.5]
Gтеор.макс=60π∙D24*L*n,где D - диаметр бетонотранспортного цилиндра, м;
L - ход поршня, м;
n - максимальная частота ходов поршней, мин-1.
Максимальная техническая производительность, Gтехн.макс, м3/ч:
Максимально достижимая фактическая производительность бетононасоса, связанная с максимальной теоретической производительностью зависимостью:
Gтехн.макс=Gтеор.макс*η,где η - объемный к.п.д. - коэффициент фактического заполнения бетонотранспортных цилиндров при всасывании, вычисляемый по формуле:
η=Gтехн.максGтеор.макс≥0,7.Максимальное давление на бетонную смесь: максимально достижимое давление, создаваемое бетонотранспортным поршнем, измеряемое в бетоноводе на выходе из загрузочной воронки.
Полная масса автобетононасоса: масса, состоящая из массы автобетононасоса, массы топлива, масла, охлаждающей жидкости, инструмента и принадлежности по ведомости ЗИП и массы экипажа из двух человек.
Основные показатели автобетононасосов приведены в таблице 1.
Таблица 1
Показатели автобетононасосов
Наименование показателя Значение показателя
Максимальная техническая
производительность, м3/ч 65 75
Максимальное давление на бетонную смесь,
МПа 6 8,5
Емкость приемного бункера, м, не менее 0,6
Вылет бетонораспределительной стрелы, м17; 18 25
Примечание – значение показателей зависит от мощности двигателя, диаметра бетонотранспортных цилиндров, величины хода поршня, мощности гидравлического оборудования, грузоподъемности шасси.
Дополнительное заданиеЭлемент Машина Материал
Разрушающие рабочие органы
Зуб Гидравлические экскаваторы комплектуют оборудованием рыхлителя Скальные и мерзлые грунты;
Слежавшиеся грунтовые и снежно-ледяные конгломераты;
Цементо- и асфальтобетоны
Нож Нескальные грунты;
Снежные наносы;
Горячий асфальтобетон
Ударник Пневматический пробойник Скальные, слежавшиеся, мерзлые грунты;
Снежно-ледяные конгломераты;
Асфальто – и цементобетоныБур Скальные и мерзлые грунты;
Цементо- и асфальтобетоны.
Газ Снежно-ледяные конгломераты
Жидкость Нескальные сухие и обводненные грунты;
Слежавшиеся грунты
Переносящие рабочие органы
Ковш Любой материал с нарушенными связями
Крюк Штучные и пакетированные грузы с проушинами под крюк
Захват Штучные грузы в жесткой упаковке произвольной формы
Вилы Штучные и пакетированные грузы, размещенные на поддонах
Лента Насыпные и штучные грузы
Газ Сыпучий материал с размерами частиц менее 1 мм
Жидкость Сыпучий материал с размерами частиц до 5 мм
Сдвигающие рабочие органы
Отвал Любой материал с нарушенными внутренними связями
Лопасть Сухие и увлажненные измельченные материалы
Шнек Сухие и увлажненные измельченные материалы
Уплотняющие рабочие органы
Валец Катки кулочковыеГрунт, щебень, асфальтобетон
Плита Вибрационные плиты Грунт, щебень, асфальтобетон
Вибратор Самоходный вибрационный каток Грунт, щебень, асфальтобетон
Сортирующие рабочие органы
Сито Вибрационный грохот
Воздушный сипрСыпучий сухой мелкокусковой материал
Колосник Крупнокусковой материал с нарушенными внутренними связями
Газ Сыпучий мелкокусковой материал
Жидкость Сыпучий мелкокусковой материал
Заключение

При написании данного реферата мы дали ответы на все задачи.
Что в настоящее время в связи с интенсивным ростом высотного строительства процесс подачи бетонной смеси на высоту является актуальным и востребованным, в том числе с экономической точки зрения.
Putzmeister – именно этой немецкой компании мы обязаны появлению первого автомобильного бетононасоса 50 лет тому назад
Предназначены для приготовления и транспортировки бетонной смеси в различных видах строительного производства.
Используются при доставке отдозированных сухих компонентов бетонной смеси, приготовления и транспортирования ее потребителям с сохранением свойств смеси в пути следования и по прибытию на строительный объект, для выгрузки готовой смеси непосредственно вместо ее укладки или в другие бетонотранспортные устройства (бетононасосы, конвейеры, бадьи, перегружатели и т.д.).
Список литературы

Алхамидави Хайдер Флайих Хасан. История появления бетононасосов // Вестник науки и творчества. – 2016. - № 10 (10). – 20-26 с.
Володина Е. П., Давиденко А. Ю. Принципы подачи бетонной смеси на высоту // Наука молодых – будущее России. – 2018. – том 4. – 95-98 с.
Грифф М. И., Олитский В. С., Ягудаев Л. М. Транспорт для строительного комплекса. Автобетоносмесители. Автобетононасосы. Стационарные бетононасосы / Справочник // Выпуск 12. – М.: Издательство АСВ. – 2007. – 296 с. С табл., рис.
Бетононасосы Waitzinger. Инструкция по эксплуатации. – 2014. – 103 с. URL: https://betontehnika.com/wp-content/uploads/2014/09/Betriebsanleitung-42-R4-ST.pdfГОСТ 27336-2016. Автобетононасосы / Общие технические условия. – М.: Стандартинформ. – 2016. – 16 с.
Интернет сайт «Производство автогидроподъемников и спецтехники» https://thk.kiev.ua/sovremennye-avtobetononasosy-k-chemu-privela-istorija-ih-pojavlenija
Интернет сайт «Себряковский цемент и бетон» https://sebbeton.ru/blog/klassifikatsiya-betononasosov/
Интернет сайт «Механизация» https://www.mechanization.ru/equipment/automotive_concrete_pumps/waitzinger_17_r3_xt/
Интернет сайт https://www.baurum.ru/_library/?cat=autoconcretepumps&id=3688