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混凝土喷射机设计

或构件。在成型以后经过段时间，水泥与水进行水化反应，使混凝土硬化。硬化后的混凝土具有般石料的性质。混凝土容易制成任意形状的构件，抗压强度大，与少量钢筋配合能制成抗弯抗拉的构件，造价低耐火，所以它是目前建筑工程中应用最为广泛的种材料，在国民经济中占有很重要的地位。正是因为混凝土是种优良的建筑材料，在世界范围内得到了广泛的推广和使用。随着我国国民经济的发展，工业及民用建筑迅速增长，混凝土产量也逐年增加，这就刺激了混凝土机械的研发和生产。目前主要的混凝土机械有混凝土搅拌机混凝土搅拌楼站混凝土搅拌输送车混凝土泵和混凝土泵车混凝土喷射机混凝土振动器等等。其中混凝土喷射机是地下工程岩土工程市政工程水利国防煤炭土木建筑等领域内广泛使用的种施工设备。它是利用压缩空气或其它动力，将按定比例配合的拌合料通过管道输送并高速喷射到受喷面上凝结硬化，从而形成混凝土支护层。近年来，喷射混凝土技术以其简便的工艺独特的效应经济的造价和广泛的用途，在各种建筑领域内显示出旺盛的生命力。人们从世纪初便开始了混凝土喷射技术的研究，瑞士的阿利瓦公司最早于年研制出干式转子式混凝土喷射机，年联邦德国公司研制成双罐式干式混凝土喷射机，此后，英国前苏联日本等相继研制出各种干式混凝土喷射机。到了世纪年代，美国公司首先研制成功风送罐式湿喷机，掀开了混凝土喷射机发展的崭新页。我国从世纪六十年代开始着手研制混凝土喷射设备，先后研制出冶建型冶金工业部建筑研究院，型扬州机械厂，型煤炭科学研究院等各种干式混凝土喷射机。随后我国相继研制成功了型型型型湿式混凝土喷射机，这些机型相对于干式喷射机有定优势，但也存在些不足之处。混凝土锚喷支护，是世纪六十年代新发展起来的混凝土被敷支护工艺。现在这种工艺，在建筑特别是地下工程煤炭冶金铁路和水电等系统的井巷隧道涵洞等工程衬砌施工中，已取得广泛的应用，并取得了良好的效果。在煤矿井巷工程中，锚喷支护因其技术先进，经济合理和安全可靠而被国家列入推广项目之，同时又促使煤炭系统得锚喷技术发展不断加快，从硬岩至软岩，从巷道到硐室，从平巷到斜巷，从井巷工程到地面边坡稳定，应用范围日益广泛。据统计国有重点煤矿年锚喷巷道达到，占煤矿掘进巷道总长的，为煤炭工业的发展节约了大量资金。将定比例的水泥沙子及小石子均匀搅拌后，输送到喷射机中，借助于压缩空气为动力，使拌合料连续地沿着输送管路被吹送到喷嘴处，与来自压力水箱的压力水混合成为半湿的混凝土，以每秒约米的速度喷射到工作面上，使之达到衬砌的效果，这种作业称作混凝土喷射支护。因为喷射中加的是干拌合料，所以这种机械称作干式喷射机。重要的施工工作面，在喷射混凝土前还锚以钢筋，喷射后，使钢筋工作面及混凝土结为个整体，因此把这种加锚杆的喷敷工艺称之为锚喷支护。喷射时，喷嘴般距离工作面米左右，边喷射，边慢慢地画圈移位。混凝土次喷射层的厚度可达厘米。为了使混凝土能较快地凝结，常常在干拌合料进入喷射机前加入定数量约为水泥用量的的速凝剂。用这样的方法进行衬砌施工与现浇混凝土相比，有以下优点可以减薄衬砌厚度，因为混凝土喷射到工作面上后，密实度很高，不管在强度及防渗水等方面都比较好，同时适应了爆破后的表面，所以可节约混凝土达左右不再需用模板，故节约了大量的木材及钢材减少了岩石采掘量施工方法简单，可节省劳动力约因为省去了支模浇灌拆模等工序，故提高衬砌速度倍以上总衬砌成本降低约左右。但是，这种干式喷射衬砌，也存在着以下些问题，如灰尘大施工人员工作条件恶劣喷射时，有部分拌合料回弹落地，造成部分损失这部分通常用来铺地坪了要用高标号般为号水泥等。现在，对于较大的井巷隧道，已进步采用了机械手代替人力直接掌握喷枪，使施工人员既远离了工作面，又降低了劳动强度。为了解决干式喷射机灰尘大和降低回弹量，现在国内外普遍采用湿式喷射机，据统计目前湿式喷射机占到了总量的以上，从下表中可以看出混凝土喷射机的发展方向表部分西方国家喷射混凝土作业中干喷与湿喷所占比例国家湿喷干喷法国意大利日本挪威瑞士美国湿式喷射机是把已加好水拌合好了的混凝土加入到喷射机中，然后经输送管路在压缩空气等的作用下由喷嘴喷射到工作面上的设备。使用湿式喷射机喷射混凝土时与干式相比有如下优点大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度，消除了对工人健康的危害生产率高。干式混凝土喷射机般不超过，而使用湿式混凝土喷射机，人工作业时可达，若采用机械手作业时，则可达回弹率低。干喷时，混凝土回弹率可达,采用了湿喷技术，回弹率可降低到以下湿喷时，由于水灰比易于控制，混凝土水化程度高，故可大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的均质性。而干喷时，混凝土的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观察来进行调解的，混凝土的品质在很大程度上取决于机手操作正确与否。尽管有以上优点，湿式喷射机仍存在以下问题，如管路中易于凝固粘结，造成堵塞造成堵塞后，清洗比较麻烦设备比较笨重等问题。方案确定.设计总则煤矿生产，安全第面向生产，力求实效，以满足客户最大实际需求贯彻执行国家部专业的标准以及相关规定技术比较先进，提高生产效率。.主要技术参数生产能力输送物料混凝土，其最大骨粒直径小于最大输送距离水平，垂直输料管内径适用混凝土坍落度适用混凝土水灰比工作风压耗风量上料高度.转子转速回弹平均主电机型号主电机功率电压.选择方案喷射混凝土工艺的选择干式喷射混凝土是国内外发展较早使用较广的种喷射混凝土工艺，使用的主要设备是干式混凝土喷射机简称干喷机，各种材料按照设计配比要求进行拌和拌和好的松散混凝土直接喂入通过机械或人工上料喷射机料斗由空压机提供的压缩空气裹携物料通过输料管送到喷头处在此处加入水与物料混合在风压作用下喷射到受喷面上。干喷机具有输送距离长工作风压低喷头脉冲小工艺设备简单对渗水岩面适应性好，以及混合料可以存放较长时间等特点。但是干喷机施工粉尘大回弹率高作业时产生的粉尘危害工人健康，尤其是窄巷道工程中，粉尘污染更为严重，更重要的是拌合料与水的混合不充分，影响了喷射质量。干喷混凝土工艺湿式混凝土喷射机简称湿喷机是把各种材料按照设计配比要求进行充分搅拌拌和好的混凝土直接喂入通过机械或人工上料湿喷机的强力振动料斗由空压机提供的压缩空气裹携物料通过输料管输送到喷头处在此处加入速凝剂与物料混合在风力作用下喷射到受喷面上而进行喷射的设备。由于混凝土是在拌合机中进行拌制的，因此搅拌质量高，所以回弹量可降至喷壁以下，喷射后的混凝土强度可提高，而空气中的粉尘含量可降低到以下，达到了国家规定的卫生标准，保护了操作人员的健康。湿喷混凝土的特点．回弹少与干喷相比般可减少十个百分点以上，节约原料消耗。．粉尘小干喷作业时粉尘浓度可达以上湿喷作业时粉尘浓度在以内，大大减少了粉尘对人的伤害。．喷射层均质性好，强度高在同样强度要求下，湿喷与干喷相比可节约水泥用量。．利于钢纤维添加和均匀密实。．易损件消耗少，使用寿命长。综上所述本次实验选取湿式混凝土喷射机作为研究对象。湿喷混凝土工艺湿式混凝土喷射机机构型式的选择根据湿式混凝土喷射机的工作原理，可分为泵送型及气动型两大类泵送型柱塞泵式喷射机如下图所示为柱塞泵式喷射机的喷射部分。这种喷射机是将柱塞式混凝土泵作为湿式混凝土喷射机的基本机体，在输送管出口装以喷嘴并在此通入压缩空气，将混凝土喷射出去。这类湿喷机般较笨重，不利于在井下使用，但输送距离长。在二滩小浪底等些大型水利工程中使用的，如瑞士公司的型混凝土喷射机。由于所设计的机型用于井巷中，要求体积尽量小便于移动，故放弃这种型式。图柱塞泵式喷射机的喷射部分螺杆泵式喷射机如图所示，这种湿喷机是以螺杆与定子套相互啮合时接触空间容积的变化来输送物料的。这种类型的有德国公司的型湿喷机。该机型的主要缺点是生产率低，螺杆和定子套的磨损严重，故而应用范围不大，也不能作为设计方案。图螺杆泵式喷射机的喷射部分软管挤压泵式湿喷机如图所示，这种湿喷机由搅拌斗泵送软管泵体和输料管等部件组成。泵体为圆筒形，中部之行星传动机构带动两个滚轮转动，连续挤压泵送管内的湿料，使之进入输料管压送出去。日本极东型型混凝土喷射机即属此类喷射机。但这种机型存在重大缺陷，就是挤压管寿命太短，故也不符我们的设计标准，不选此种型式。图软管挤压泵式湿喷机的喷射部分搅拌斗泵送软管泵体输料管气送式湿式混凝土喷射机并排双罐式湿喷机如图所示，该机为并排的两个罐，个喷射，个备料。罐的底部各有个横卧的螺旋输送器，喷射罐内通入压缩空气，湿拌合料经螺旋送进输料管，在喷嘴处通过气环引入的压缩空气使拌合料喷射出去。该种机型喷射无脉冲，无离析，出料连续均匀，缺点是体积较大，向罐内加料比较麻烦，清理罐也不方便，维修操作复杂,故也不符合设计要求，放弃该种机型。图并排双罐式湿喷机的喷射部分立式双罐式湿喷机如图所示，该湿喷机为竖立的两个罐，上罐拌料，下罐喷射，上下罐均有密封阀门，交替开启关闭，以实现连续喷射。下罐底部有横卧螺旋驱动湿拌和料至料管内喷射出去，同样该种机型喷射无脉冲，无离析，出料连续均匀，缺点是体积较大，向罐内加料更为麻烦，维修操作复杂,故也不符合设计要求，放弃该种机型。图立式双罐式湿喷机的喷射部分转子式湿喷机如图所示是瑞士阿利瓦型湿喷机工作原理图，该机为转子式结构，设计时采用立式直通料孔结构，工作时料斗中的湿拌合料落入转子料孔，经旋转度后料孔与压缩空气进气口相通，湿拌合料就以悬浮状态被压至图转子式湿喷机的喷射部分出料管，经在喷嘴混合室与液体速凝剂充分混合后从喷嘴高速喷出。该种机型密封易磨损反风料尘较大，尤其是由于出料口在转子下方，势必会增加上料高度，增大施工困难，使整个机型变得不是很紧凑。如图所示是转子Ⅱ型混凝土喷射机型料腔的简图，由主机传动机构风路系统和机架组成，旋转体由气杯形料杯组成，料杯倾斜度左右。该机上料高度低，出料连续均匀，体积小，结构紧凑，操作方便，可用于干喷潮喷工艺，是煤矿井下巷道应用最多的喷射机，故选择该型号为设计方案。图转子Ⅱ型混凝土喷射机型料腔的简图上壳体下壳体旋转体入料口出料弯头进风口密封胶板料斗拨料器搅拌器定量板油水分离点动机减速器湿式混凝土喷射机动力源及传动装置的选择使用液压马达作为动力源，就要配以液压回路，造成机构复杂，维护麻烦，不如直接选取合适功率的电动机，使用减速器达到减速增扭的目的，结构简单，维护方便，因此选用电动机作为动力源，减速器为传动装置。选取低转速的电动机，使传动比不致过大。由于该机的使用环境在井下，故选择隔爆型异步电动机。减速器是电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩。减速器常用形式有展开式和分流式。分流式结构复杂，但由于齿轮相对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀，轴承受载较均匀，适用于