Целью изучения курса «Машины для производства строительных материалов» является приобретение знаний конструкции, рабочих процессов, методов расчета и проектирования машин для производства строительных материалов.

В результате обучения студент должен овладеть достаточными для практической деятельности инженера знаниями, навыками и умением по расчету, конструированию и использованию современных машин, обеспечению их экологической безопасности и решению специфических вопросов охраны труда.

Практически во всех технологических линиях по производству строительных материалов и изделий встречаются процессы измельчения, сортировки, дозирования, перемешивания, транспортирования и т. д. Одним из энергоемких из них являются процессы грубого и тонкого измельчения минерального сырья и отходов промышленности. Так, например, в производстве портландцемента около 40% энергозатрат приходится на дробление и помол. Машины и оборудование, в которых осуществляются указанные процессы, а именно - дробилки и мельницы, отличаются большим разнообразием по принципу действия, способу воздействия на перерабатываемый материал, конструкциям и типоразмерам. И это позволяет использовать дробильно-помольные машины на этапе подготовки сырьевых материалов в производстве портландцемента, грубой и тонкой керамики, стеклоделии, производстве теплоизоляционных материалов, асбестоцементных изделий и т. д.

Для снижения энергозатрат при измельчении пород и материалов используется принцип, заключающийся в своевременном отборе из общего потока кусков или порошкообразных частиц, достигших требуемых размеров фракций или требуемой удельной поверхности. Немаловажным является также промывка гравия и песка от глинистых и илистых частиц, что способствует экономии цемента при изготовлении бетонов и растворов и повышению прочности цементного камня.

Применяемые в строительстве машины и механизмы классифици­руются по следующим признакам:

По роду выполняемой работы – для измельчения и сортировки нерудных материалов; приготовления и транспортирования бетон­ных и растворных смесей; производства железобетонных изделий и конструкций; уплотнения бетонных смесей; для свайных работ; отделочных работ; ручные для монтажно-сборочных работ. Каждая группа строительных машин разделяется на подгруппы, объеди­няющие машины в пределах более узкого объема выполняемых ими работ (например, машины для измельчения нерудных материалов делятся на дробилки и мельницы). Подгруппа объединяет маши­ны отдельных типов, различающихся между собой (например, дро­билки делятся на щековые, конусные, валковые и ударного дейст­вия. Тип машин имеет несколько моделей, сходных по конструкции, но различающихся вместимостью рабочего органа, габаритами и массой, производительностью, мощностью силовой установки и дру­гими данными;

По режиму работы – машины периодического (цикличного) и непрерывного действия. К первым относятся, например, щековые дробилки, ко вторым – конусные, валковые и ударного действия;

По роду используемой энергии и виду силового оборудования – с приводом от двигателей внутреннего сгорания, электрических, ги­дравлических, пневматических, а также паровых двигателей. Суще­ствуют также строительные машины со смешанными системами привода: дизель-электрической, дизель-гидравлической, электро­пневматической и т. д.;

По степени подвижности – стационарные, переносные и передвижные (прицепные и самоходные);

По степени универсальности – универсальные, снабжаемые несколькими ви­дами сменного рабочего оборудования для выполнения различных технологических операций, и специализированные, предназначен­ные для выполнения только одного вида работ.

Одним из основных операций при производстве строительных материалов является измельчение исходного сырья. Процесс измельчения существенно зависит от способов измельчения и свойств материалов.

Измельчением называется процесс последовательного сокращения размеров кусков твердых тел под действием внешних сил от пер­воначальной (исходной) крупности до требуемой. Процесс из­мельчения материалов может иметь как самостоятельное значе­ние (получение щебня, порошковых материалов), так и подго­товительный характер (производство полуфабрикатов при полу­чении цемента, бетона и т. п.). Основным сырьем для получения нерудных стро­ительных материалов являются горные породы. Эффек­тивность процесса измельчения во многом определяется физико-механическими свойствами разрушаемых горных пород (проч­ностью, хрупкостью, абразивностью и др.).

Прочность горной породы – это способность ее сопротивлять­ся разрушению при воздействии внешних нагрузок. Количествен­ными показателями прочности являются пределы сопротивления разрушению породы при сжатии – σсж и растяжении – σР, опре­деляемые экспериментально путем разрушения на прессах об­разцов диаметром 40 ... 50 Мм:

σсж(р) = P / S,

Где σсж(р) – предел прочности породы при сжатии (растяжении), МПа;

Р – разруша­ющее усилие, МН;

S – площадь поперечного сечения образца, М2.

Для получения точных данных о пределе прочности испытанию подвергаются не менее пяти образцов, и по результатам испыта­ния берется среднеарифметическое значение результатов. По прочности горные породы подразделяют на особо прочные (бо­лее 250 МПа), прочные (150 ... 250 МПа), средней прочности (80 ... 150 МПа) и малой прочности (до 80 МПа).

Хрупкость горной породы – способность разрушаться без за­метных пластических деформаций. Количественным показателем хрупкости является число ударов, выдерживаемых образцом до разрушения. Испытание породы на хрупкость производится на специальном стенде (копре) путем сбрасывания на образец гири массой 2 кг, падающей каждый раз с высоты, превышающей на 1 См предыдущую. По хрупкости горные породы разделяются на очень хрупкие (до 20 ударов), хрупкие (2 ... 5), вязкие (5 ... 10), очень вязкие (свыше 10 ударов).

Абразивность горной породы — способность изнашивать рабо­чие органы машин в результате режущего и царапающего дейст­вия. Количественным показателем абразивности является износ (в граммах) рабочих органов специального прибора, на котором производится испытание, отнесенный к 1 тонне измельченного мате­риала горной породы. По абразивности горные породы разделяют на высокоабразивные (65 ... 100 г/т), абразивные (8 ... 65 г/т), малоабразивные (1 ... 8 г/т) и неабразивные (<1 г/т).