THIẾT KẾ MÁY trộn bê tông xi măng CẢI TIẾN năng suất 120m3/h, thuyết minh MÁY trộn bê tông xi măng năng suất 120m3/h, quy trình sản xuất MÁY trộn bê tông xi măng năng suất 120m3/h, bản vẽ nguyên lý MÁY trộn bê tông xi măng năng suất 120m3/h, Thiết kế kết cấu MÁY trộn bê tông xi măng năng suất 120m3/h
MỤC LỤC
Lời Cảm Ơn.
Lời Nói Đầu.
PHẦN I:GIỚI THIỆU VỀ TRẠM TRỘN_CHỌN PHƯƠNG ÁN
Chương I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN BÊTÔNG XIMĂNG .......... Trang 8
1. Đại cương về trạm trộn bêtông ximăng ................................... Trang 8
2. Sơ lược về cấu tạo và nguyên lý hoạt động ............................ Trang 9
3. Tình hình thiết kế và chế tạo trong nước ................................ Trang 10
4. Nhiệm vụ thiết kế ....................................................................... Trang 10
Chương II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY TRỘN............. Trang 10
1. Phương án 1 ................................................................................. Trang 11
2. Phương án 2.................................................................................. Trang 12
3. Phươn án 3.................................................................................... Trang 15
4. Chọn phương án .......................................................................... Trang 16
PHẦN II: THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY TRỘN BTXM
Chương I. THIẾT KẾ THÙNG TRỘN,
THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG MÁY TRỘN ............................. Trang 17
I. Các thông số ban đầu ...................................................................... Trang 17
II. Thiết kế thùng trộn ......................................................................... Trang 17
1. Tính dung tích thùng .................................................................. Trang 17
2. Tính chọn kích thước hình học của thùng trộn ...................... Trang 20
III. Xác định công suất của máy trộn .................................................. Trang 22
1. Xác định vận tốc góc trục trộn .................................................. Trang 22
2. Xác định hệ số cản trộn riêng của hỗn hợp bêtông ................ Trang 22
3. Xác định kích thước cánh trộn ................................................... Trang 24
4. Xác định lực tác dụng của hỗn hợp lên cánh trộn .................. Trang 26
5. Xác định công xuất động cơ ...................................................... Trang 29
IV. Tính độ bền và chọn vật liệu làm cánh trộn................................. Trang 34 1. Chọn vật liệu Trang 34
2. Tính lực tác dụng của hỗn hợp trộn lên cánh trộn ................... Trang 34
3. Kiểm tra độ bền dập...................................................................... Trang 35
4. Kiểm tra độ bền tiếp xúc.............................................................. Trang 36
V. Tính chọn hộp giảm tốc ................................................................... Trang 36
1. Tính tỉ số truyền ........................................................................... Trang 36
2.Chọn hộp giảm tốc......................................................................... Trang 37
VI. Tính chọn khớp nối giữa trục hộp giảm tốc và trục rô to........... Trang 38
1. Mômen xoắn truyền qua trục nối ............................................... Trang 39
2. Mômen tính ................................................................................... Trang 40
3. Chọn kích thước nối trục .............................................................. Trang 41
4. Chọn vật liệu.................................................................................. Trang 41
5. Kiểm nghiệm sức bền vòng đàn hồi .......................................... Trang 42
6. Kiểm nghiệm sức bền chốt ......................................................... Trang 43
7. Kết luận ......................................................................................... Trang 43
VII. Chọn ổ lăn ....................................................................................... Trang 43
1. Chọn ổ lăn .................................................................................... Trang 44
2. Kiểm tra khả năng làm việc của ổ lăn....................................... Trang 44
VIII. Tính chọn bulông bắt cánh trộn vào cánh tay trộn.................... Trang 49
1. Chọn vật liệu làm bulông............................................................. Trang 49
2. Kiểm tra độ bền dập .................................................................... Trang 50
3. Kiểm tra theo độ bền tiếp xúc .................................................... Trang 51
IX. Tính then ........................................................................................... Trang 51
1. Tính mômen xoắn truyền qua trục.............................................. Trang 52
2. Chọn kích thước then ................................................................... Trang 52
3. Kiểm tra theo điều kiện bền dập ................................................. Trang 54
4. Kiểm tra theo điều kiện bền cắt ................................................. Trang 54
5. Kết luận ........................................................................................... Trang 55
CHƯƠNG III:THIẾT KẾ VỎ THÙNG VÀ CỬA XẢ
I. Thiết kế vỏ thùng ............................................................................... Trang 56
1. Các thông số ban đầu .................................................................. Trang 56
2. Kiểm tra thùng theo uốn xoắn đồng thời .................................. Trang 59
3. Kiểm tra theo điều kiện bền cắt ................................................ Trang 62
4. Tính chính xác chiều dày thùng ................................................ Trang 63
5. Thiết kế chính xác trọng lượng vỏ thùng .................................. Trang 64
II. Thiết kế cửa xả................................................................................... Trang 65
1. Diện tích cửa xả ........................................................................... Trang 66
2. Chọn hệ thống đóng mở cửa xả.................................................. Trang 69
3. Chọn xilanh khí nén..................................................................... Trang 70
4. Tính toán xilanh khí nén tác dụng hai chiều............................. Trang 71
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc xây dựng công nghiệp hoá và hiện đại hóa đất nước, đòi hỏi chúng ta cần phải xây dựng nhiều các công trình, các khu chế xuất, khu công nghiệp, và tất nhiên là các công trình đường xá, cầu cống phục vụ cho công tác vận chuyển sản xuất nhằm thu hút khách đầu tư..,thì vai trò của vật liệu xây dựng chiếm vị trí đáng kể trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng. Chất lượng vật liệu ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của công trình. Chi phí về vật liệu chiếm tỉ lệ 40¸60% của công trình mà đòi hỏi phải có trang thiết bị thích hợp phục vụ cho công việc xây dựng.
Trong hầu hết các công trình xây dựng cơ sở hạ tầng và kiến trúc thượng tầng đều sử dụng bê tông xi măng làm vật liệu xây dựng chính. Do đó chất lượng của bê tông xi măng là rất quan trọng. Mà muốn nâng cao chất lượng bê tông xi măng thì công tác nhào trộn hổn hợp bê tông là rất quan trọng. Với những công trình lớn cần lượng bê tông lớn trong một khoảng thời gian ngắn. Vì vậy với cách nhào trộn thủ công và các máy trộn thông thường thì không đảm bảo được chất, lượng bê tông cần thiết phục vụ cho xây dựng. Do đó cần phải có các trạm trộn và nhà máy trộn bê tông xi măng có các năng suất cần thiết để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng.
Việc thiết kế và chế tạo trạm trộn bê tông xi măng trong nước sẽ góp phần tạo điều kiện cho đội ngũ trí thức và người lao động phát huy hết khả năng, tự khẳng định mình và nâng cao năng suất làm việc. Sau những năm nghồi học trên ghế nhà trường, được học nhiều kiến thức về tổng quan các loại máy xây dựng qua lí thuyết cũng như thực tập thực tế giúp em có những hiểu biết rất tổng quát và rõ ràng để có thể đi vào tìm hiểu và thiết kế. Đề tài em được giao là “thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất 120m3/h” được thực hiện bởi 3 sinh viên:
Đề tài này mang tính thiết thực cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước hiện nay, xét về khía cạnh kỹ thuật đề tài phù hợp với công nghệ và trình độ sản xuất trong nước.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng toàn thể các thầy cô, các cán bộ của trường đại học Giao Thông Vận Tải nơi em được đào tạo trong suốt những năm qua, em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy hướng dẫn TS. Lê ThiệnThành đã hết lòng giúp đỡ và giải đáp mọi thắc mắc, tận tâm hướng dẫn và vạch ra phương hướng đúng đắn giúp em hoàn thành bản thiết kế tốt nghiệp này.
Sự kết hợp giữa kiến thức nhà trường và thực tế cuộc sống đã giúp em thực hiện bài thuyết minh này. Trong quá trình thiết kế do trình độ và kinh nghiệm có hạn, nên không tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô cùng các bạn để cũng cố thêm phần kiến thức và hiểu biết bản thân nhằm phục vụ tốt hơn cho công việc sau này.
GIỚI THIỆU VỀ TRẠM TRỘN – CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ
Chương I.
TỔNG QUAN VỀ TRẠM TRỘN
BÊTÔNG XIMĂNG
- Đại cương về trạm trộn bêtông xi măng:
Trong Sự nghiệp đổi mới do đảng khởi xướng đã mở đường cho nghành công nghiệp vật liệu và kết cấu xây dựng có những bước phát truyễn nhanh chóng. Các công trình: Xây dựng, giao thông, thuỷ lợi… ,có kết cấu phần lớn là bêtông xi măng.
Xuất phát từ những nhu cầu đó, việc đầu tiên là nâng cấp các trang thiết bị phục vụ cho công tác bê tông, một nhu cầu cấp thiết của các nghành xây dựng cơ bản.
Trong các loại máy thiết bị phục vụ cho công tác bêtông xi măng thì trạm trộn bêtông xi măng đóng vai trò quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng công trình theo yêu cầu thiết kế.
Trạm trộn bêtông xi măng lá một tổng thành gồm nhiều cụm thiết bị, các cụm thiết bị này phối hợp nhịp nhàng với nhau để có một hổn hợp các thành phần cốt liệu : Các, đá, xi măng, nước và phụ gia theo các mác bêtông và yêu cầu hạng mục của công trình định trước.
Một trạm trộn bêtông xăng phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
-Độ đồng điều của hổn hợp trộn, hàm lượng không khí trong hổn hợp chiếm tỷ lệ nhỏ, vật liệu không bị tách nước, phân tầng khi vận chuyển.
•-Độ chính xácgiữa các thành phần cốt liệu theo yêu cầu sai số dưới 0,1%.
•-Thời gian trộn nhỏ.
•-Điều khiển đơn giản, nhẹ nhàng. Có thể làm việc ở nhiều chế độ: Tự động, bán tự động, bằng tay.
•-Có thể trộn được xi măng khô, vữa xây dựng, vật liệu cấp phối …
•-Lắp dựng, bảo dưỡng, sửa chữa, di chuyển đơn giản.
•-Có tính thẩm mỹ cao.
•-Không ô nhiễm môi trường.
- Sơ lược về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trạm trộn bê tông xi măng:
Trạm trộn bê tông xi măng có thể là một bộ phận của nhà máy bê tông hay làm việc độc lập. Trạm thường có 5 bộ phận chính:
•-Cụm cấp liệu.
-Hệ thống định lượng.
•-Hệ thống điều khiển.
•-Thiết bị trộn.
•-Kết cấu thép.
+Nguyên lí hoạt động của trạm trộn:
Thành phần cốt liệu (đá, cát) được định lượng và dựa vào máy trộn có thể bằng băng tải, băng gầu hoặc xe gầu(skip).
Nước được bơm vào thùng định lượng sau đó xả vào trộn.
Sau một thời gian qui định cửa xả của máy trộn được mở ra, hổn hợp bê tông đã được trộn xả vào các ôtô chở xi măng và vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Chu kỳ trạm trộn được thực hiện trở lại.
Với nhiệm vụ thiết kế trạm trộn bê tông xi măng có năng suất 60[m3/h] ta có thể chế tạo loại trạm kiểu cố định hay cơ động.
Đặc điểm của trạm kiểu cơ động là các thiết bị bố trí theo chiều ngang và đa số các trạm người ta sử dụng vật liệu đã sàng sơ bộ chất đứng ở bãi chứa. Các trạm kiểu này bao gồm 1 số cụm máy chính được chế tạo riêng biệt hoặc đặt trên các khung giá đặc biệt, sau đó ở nơi đặt trạm mới ,lắp ghép chúng lại với nhau để tạo thành trạm trộn hoàn chỉnh.
- Tình hình thiết kế chế tạo trong nước.
Ở nước ta hiện nay việc thiết kế chế tạo mới hầu như không có, mà chỉ nhập ở nước ngoài 1 số bộ phận chính, sau đó mới cải tiến chúng cho phù hợp với tình hình sản xuất tại Việt Nam.
Công việc này ở nước ta hiện nay do: viện máy và vận dụng công cụ công nghiệp trung tâm chuyển giao công nghệ ở Hà Nội đảm trách.
Với việc nội địa hóa một số chi tiết bộ phận của máy làm giảm một cách đáng kể chi phí cho công tác đầu tư xây dựng các trạm trộn.
- Nhiệm vụ thiết kế:
• ØThiết kế máy trộn bê tông.
• ØThiết kế bộ phận xả bê tông.
Chương II.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
MÁY TRỘN
¯Dựa theo phương án dỡ liệu ta có 2 loại máy trộn:
• Máy trộn liên tục.
• Máy trộn chu kỳ.
ØMáy trộn bê tông liên tục thường sử dụng trong các công trình xây dựng đòi hỏi khối lượng bêtông lớn, máy trộn hoạt động liên tục để sản xuất ra hổn hợp bê tông có năng suất của máy rất cao, có thể đạt trên 60m3/h. Thời gian trộn là thời gian vật liệu được chuyển từ đầu này đến đầu kia của thùng trộn cho nên chiều dài thùng trộn khá dài, trong quá trình làm việc trục trộn dễ bị cong, uốn và xoắn.
ØDo máy trộn cần thiết kế thuộc loại trung bình (năng suất 60[m3/h]) thuộc loại trạm lắp ráp di động và dựa vào điều kiện cấp liệu nên chọn máy trộn chu kỳ.
Có nhiều phương pháp trộn khác nhau nhưng hiện nay hầu hết các trạm trộn chỉ sử dụng có 3 loại máy chính :
• Máy trộn cưỡng bức kiểu rôto.
• Máy trộn cưỡng bức có cánh trộn quay kiểu hành tinh.
• Máy trộn 2 trục nằm ngang.
1. Phương án 1: Máy trộn cưỡng bức kiểu Rôto.
1.1.CẤU TẠO
1_ Động cơ.
2_ Hộp giảm tốc.
3_ Trục Rôto .
4_ cánh trộn.
5_ Cửa nạp liệu.
6_ Cửa dỡ sản phẩm.
1.2.Nguyên lí hoạt động:
Thành phần phối liệu được cấp vào thùng trộn qua cửa nạp liệu (5). Động cơ (1) truyền chuyển qua hộp giảm tốc (2) qua khớp nối dẫn động trục Rôto (3) có gắn các cánh trộn (4) với các chiều cao và góc nghiêng khác nhau làm cho hổn hợp bê tông được trộn đều. Và hổn hợp bê tông được lấy ra qua cửa dỡ liệu(6)dùng xi lanh khí nén.
1.3.Ưu nhược điểm:•-Ưu điểm:
Thùng trộn đặt cố định trên giá trộn, trên trục Rôto có lắp các cánh
trộn theo các vị trí khác nhau đảm bảo khi trục quay các cánh trộn sẽ
quét sạch tiết diện của thùng và trộn đều hổn hợp bêtông.
Động cơ và hộp giảm tốc có thể bố trí ở phía trên hoặc phía dưới thùng trộn Þ tiết kiệm được không gian.
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Þ giá thành thấp.Tiêu thụ năng lượng riêng nhỏ W=0,75 ¸ 1[KWh/m3]
•-Nhược điểm:
Việc bố trí cánh trộn tương đối phức tạp.
- Phương án 2: Máy trộn cưỡng bức có cánh trộn quay kiểu hành tinh.
2.1.Cấu tạo :
1_ Động cơ.
2_ Hộp giảm tốc.
3_ Cụm cánh trộn trung tâm.
4_ Cửa nạp liệu.
5_ Cánh trộn quay tròn.
6_ Cánh trộn chuyển động hành tinh.
7_ Cửa dở sản phẩm.
8_ Bánh răng trung tâm.
9_ Vành răng cố định.
10_Bộ cánh trộn hành tinh.
2.2.Nguyên lí hoạt động:
Chuyển động của bộ hành tinh có được là do chuyển động từ động cơ (1) qua hộp giảm tốc (2) làm quay cụm cánh trộn trung tâm (3) làm cho cánh trộn (5) quay tròn, đồng thời truyền động qua hệ bánh răng trung tâm (8) ăn khớp với vằnh răng cố định (9) làm cho trục (10) có gắn cánh trộn (6) quay theo chiều ngược lại trộn đều hổn hợp bê tông.
2.3.Ưu nhược điểm:
•-Ưu điểm:
Các hình trộn kiểu hành tinh chuyển động theo quỹ đạo hình Xiclôit cũng chuyển động theo phương hướng kính của thùng trộn, vậy hổn hợp liên tục rơi vào thùng trộn của cánh trộn ® đảm bảo hổn hợp được trộn đều.
Động cơ và hộp giảm tốc có thể bố trí ở phía trên hoặc phía dưới thùng trộn ® tiết kiệm được không gian.
•-Nhược điểm:
Kết cấu phức tạp, khó chế tạo®giá thành cao;
Tiêu thụ năng lượng riêng lớn W=1,5¸ 2,5 [KWh/m3 ].
- Phương án 3: máy trộn 2 trục nằm ngang
3.1.Cấu tạo:
1_Động cơ.
2_ Bộ truyền đai.
3_ Hộp giảm tốc.
4_ Khớp nối.
5_ Phểu cấp liệu.
6_ Thùng trộn.
7_ Cửa xả liệu.
8_ Xilanh đóng mở cửa xả.
9_ Cánh trộn.
3.2.Nguyên lí hoạt động:
Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (2) qua hộp giảm tốc (3), nhờ 2 cặp bánh răng đồng tốc và làm 2 trục trộn quay ngược chiều nhau, trên trục trộn có gắn các cánh trộn (9) làm cho hổn hợp bê tông được bới lên và trộn đều.
3.3.Ưu nhược điểm:
•-Ưu điểm:
Trên trục trộn có gắn các cánh trộn đặt nghiêng với các góc khác nhau, các trục quay ngược chiều tạo cho dòng vật liệu trong thùng trộn đi vào khoảng giữa thùng trộn thuộc về vùng ảnh hưởng của 2 trục trộn ®làm cho hổn hợp bê tông được trộn đều.
•-Nhược điểm:
Về việc bố trí hệ thống truyền động và chiều dài thùng trộn khá dài ® chiếm khoảng không lớn.
Kết cấu cồng kềnh.
Trong quá trình làm việc trục trộn dễ bị cong uốn và xoắn (do kết cấu thùng trộn khá dài).
4.Chọn phương án:
ØVì trạm trộn là trạm có thể tháo lắp di động đòi hỏi kết cấu nhỏ gọn tiết kiệm không gian. Nhưng máy trộn 2 trục nằm ngang lại có kết cấu cồng kềnh, chiếm khoảng không lớn, đồng thời chất lượng vật liệu sau khi trộn không đảm bảo do máy làm việc liên tục không đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của các công trình xây dựng ®không chọn phương án 3.
ØSo sánh hai phương án còn lại:
Phương án 1:Máy trộn cưỡng bức kiểu roto.
Kết cấu đơn giản dễ chế tạo, giá thành thấp.
Bố trí cánh trộn phức tạp.
Tiết kiệm không gian.
Tiêu thụ năng lượng nhỏ W= (0,75 – 1)[kw.h/m3].
Thiết bị cấp liệu đơn giản.
Phương án 2: Máy trộn cưỡng bức có cánh trộn quay kiểu hành tinh.
Kết cấu phức tạp khó chế tạo giá thành chế tạo cao.
Bố trí cánh trộn đơn giản phức tạp hơn.
Tiết kiệm được không gian.
Tiêu thụ năng lượng lớn W =(1,5 – 2,5)[kw.h/m3].
Thiết bị cấp liệu phức tạp.
Kết luận:
So với máy trộn cưỡng bức có cánh trộn quay kiểu hành tinh thì máy trộn cưỡng bức Rôto có nhiều ưu điểm hơn.
Þ Chọn phương án 1: Máy trộn cưỡng bức Rôto.
SƠ ĐỒ TỔNG THỂ MÁY TRỘN
PHẦN II
THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY TRỘN BÊ TÔNG XIMĂNG
Chương I.
THIẾT KẾ MÁY TRỘN
I.Các thông số ban đầu:
Thiết kế thùng trộn với các thông số:
Năng suất Q= 60 [m3/h]
Chọn thông số thiết kế [60m3/h]
Với năng suất 60 [m3/h] đây là máy trộn loại trung bình.
Loại máy trộn: Máy trộn cưỡng bức Rôto (chu kỳ)
II.Thiết kế thùng trộn
1.Tính dung tích thùng trộn:
Công thức tính năng suất máy trộn chu kỳ trong 1 giờ
(Trang 204 công thức(4-2) TL[11])
[m3/h] (1)
Trong đó:
Q _ năng suất máy trộn trong 1 giờ.
Vt _ hổn hợp bê tông sau khi đã trộn xong được dỡ ra khỏi thùng
Tck_ thời gian 1 chu kỳ trộn
Thời gian 1 chu kỳ trộn
Tck= tc+ t + td (2)
Trong đó:
tc _ thời gian cấp liệu vào thùng trộn
t _ thời gian trộn
t´_ thời gian xả bê tông ra khỏi thùng.
Thời gian một chu kỳ trộn Tck phụ thuộc vào phương án trộn và các thông số cơ bản của máy trộn như: Dung tích hình học của thùng trộn, tốc độ quay trộn, cấu tạo của cánh trộn, sự điền đầy thùng và chất lượng của bêtông… Chính do sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố nên việc chính xác dưới dạng công thức toán học để xác định thời gian trộn gặp nhiều khó khăn. Người ta thường xác định bằng cơ sở đo đạc thực nghiệm hoặc bằng các số liệu kinh nghiệm.
Đối với máy trộn cưỡng bức kiểu Rôto:
Thời gian cấp liệu của vật liệu vào thùng thường từ 10¸40 (s)
Thời gian trộn của máy trộn cưỡng bức từ 75¸120 (s)
Thời gian đổ sản phẩm ra phụ thuộc vào phương pháp dỡ vật liệu thường từ 10¸30 (s).
Dựa vào kết cấu của thùng trộn và hệ thống cấp liệu tự động và bán tự động, chọn:
Thời gian cấp liệu t= 25 (s)
Thời gian trộn t= 97 (s)
Thời gian xả t= 20 (s)
Thời gian 1 chu kỳ trộn
Tck = 25 +97 +20 = 142 (s)
Hổn hợp bê tông sau khi đã trộn xong được dỡ ra khỏi thùng cho 1 lần trộn (1) Þ Vt = (3)
= = 2,367[m3] = 2367 [lit]
Dung tích hổn hợp vật liệu cấp vào thùng cho một lần trộn
(Công thức trang 203 TL[11])
Ta có (4)
Þ
Trong đó:
V1 _ dung tích hổn hợp vật liệu cấp vào thùng cho một lần trộn
Vt _ hổn hợp bê tông đã trộn xong được dỡ ra khỏi thùng trong một lần trộn
Kt _ hệ số phụ thuộc vào các loại vật liệu cần trộn và các
tính chất cơ lí của chúng.
Khi trộn bêtông ximăng:
Kt = 0,7¸ 0,98
Chọn Kt = 0,9
Þ =2630[lít]=2,630[m3]
dung tích hình học của thùng trộn.
Khi tính toán thiết kế kích thước hình học của thùng trộn thì chúng ta quan tâm đến dung tích V1 và thông thường thì:
Ta có : VH = (2¸ 2,5)Vl (5)
chọn VH = 2,4 Vl=2,4.2630 =6312 [lít]
( Trang 204 TL[11] NXB GTVT)
2. Tính chọn kích thước hình học của thùng trộn.
Thùng trộn có dạng hình trụ tròn
D_ đường kính thành ngoài của thùng trộn.
D0_ đường kính thành trong của thùng trộn
H0_ chiều cao thùng trộn.
H_ chiều dày của lớp hỗn hợp vật liệu trong thùng trộn.
Theo kimh nghiệm quan sát thực tế ta chọn :
D= 2900 [mm]
D0= 900 [mm]
Tính chiều dày của lớp hỗn hợp vật liệu trong thùng trộn H0.
Ta có dung tích hỗn hợp vật liệu cấp vào trong thùng là :
=>H = =0,440 [m]
H = 0,441 [m] = 440 [mm]
Chiều cao thùng trộn :
(Công thức (4-14) TL[11]-NXB GTVT).
ta có:
H0 = (1,7¸ 2,0)H (7)
Lấy H0 = 1,80H = 1,8.440 = 792 [mm]
Chọn H0 = 792 [mm]
III. Xác định công xuất của máy trộn:
1.Xác định vận tốc góc của trục trộn:
Số vòng quay của cánh trộn đối với máy trộn cưỡng bức kiểu Rôto phải lựa chọn sao cho hợp lý để tránh hiện tượng phân ly hổn hợp, trong thực tế thường nằm trong phạm vi n=(15¸ 40)vòng/phút
Theo quan sát thực tế ở nhà máy bêtông xi măng Hùng Vương và thông số của một số trạm trộn BTXM. Chọn số vòng quay của trục Rôto :
n = 23[vòng/phút]
( Trang 213 TL [11]-NXB GTVT).
Vận tốc góc của trục Rôto :
= [rad/s] (8)
Trong đó: n_ số vòng quay của trục Rôto trong vòng 1 phút
= =2,41[rad/s]
2.Xác định hệ số cản trộn riêng của hỗn hợp bêtông:K
Bảng dịnh mức cấp phối vật liệu cho 1m3 bêtông:
• Độ sụt :2¸ 4 cm
• Đá dmax = 20mm[(40¸ 70)% cỡ 0,5´1cm và (60¸ 30)% cỡ 1´2cm]
|
Thành phần |
Đơn vị |
Mác bêtông |
|||||
|
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
||
|
Xi măng |
Kg |
216 |
296 |
344 |
394 |
455 |
470 |
|
Cát vàng |
m3 |
0,508 |
0,198 |
0,470 |
0,417 |
0,414 |
0,427 |
|
Đá dăm |
m3 |
0,899 |
0,888 |
0,877 |
0,870 |
0,857 |
0,860 |
|
Nước |
Lít |
195 |
195 |
195 |
195 |
200 |
186 |
|
Phụ gia |
|
|
|
|
|
|
Phụ gia dẻo hóa |
(Dựa vào TL[6] )
Hệ số cản trộn riêng K phụ thuộc vào nhiều yếu tố :
•- Các yếu tố ảnh hưởng do máy trộn:
+ Tốc độ vòng của cánh trộn.
+ Tỷ lệ các kích thước hình học của cánh trộn K.
+ Khoảng cách giữa các cánh trộn.
+ Góc nghiêng của các cánh trộn.
•-Các yếu tố đặc trưng của hổn hợp bê tông:
+Độ đặc của hổn hợp.
+ Độ điền đầy của hổn hợp vật liệu trong thùng trộn.
+ Chiều dày của lớp hổn hợp hay là quan hệ đối với chiều cao của. cánh trộn.
+ Độ hạt lớn nhất và thành phần hạt của phối liệu.
(Dựa vào trang 215 TL[11]) ta có:
hệ số cản trộn riêng của hổn hợp bê tông được xác định từ thực nghiệm do bộ môn Máy xây dựng_xếp dỡ Trường ĐH Budapest_Hungari tiến hành
K = (1.104 ¸ 9.104)[N/m2]
Để đảm bảo cho máy trộn làm việc được với các mác bê tông khác nhau 150, 200, 250, 300, 350, 400 và có độ đặc lớn
Chọn K = 9.104 N/m2
3.Xác định kích thước của cánh trộn :
Trên trục Rôto được bố trí 7 cánh trộn ở giữa, 1 cánh làm sạch thành trong và 1 cánh làm sạch thành ngoài. Quan điểm khi bố trí cánh trộn của các loại máy này là các cánh trộn phải trộn được bêtông nằm trong toàn bộ diện tích của khoang trộn
Kích thước hình học của các cánh trộn phụ thuộc nhiều vào chiều cao của lớp hổn hợp vật liệu trong thùng trộn (H) và các kích thước này có quan hệ với nhau theo tỉ lệ:
Ta có : H = 440[mm]
(Theo công thức trang 212 TL[11]-NXB GTVT)
Đối với cánh trộn
hk = (0,15¸ 0,8)H
bk = (1,3¸ 1,8)hk
hk : chiều cao cánh trộn
bk : chiều dài cánh trộn
chọn hk = 0,5 H = 0,5´440 =220 [mm]
bk = 1,5 hk = 1,5´220 = 330 [mm]
Đối với cánh làm sạch bê tông trong thành bên
hb = (1,2¸ 1,4)H
b0 = (0,3¸ 0,5)hb
hb: chiều cao cánh làm sạch thành
b0:: chiều rộng cánh làm sạch thành
Chọn kích thước cánh làm thành ngoài :
hb = 1,3.H = 1,3´ 440 = 572 [mm]
b0 = 0,4.hb = 0,4´572 = 228,8 [mm]
Lấy hb =572 [mm]
b0 = 229[mm]
•Chọn kích thước cánh làm sạch thùng trong.
hb =572 [mm]
b0 = 300 [mm]
Góc nghiêng của các cánh trộn cần phải bố trí sao cho độ nghiêng của các cánh đảm bảo việc hoà trộn hổn hợp trong mặt phẳng thẳng đứng và hướng kính.
Với cánh trộn ở giữa:
g =±150 - ±450
b = 50 - 400
Cánh làm sạch bêtông sát thành bên
g = 450 - 600
b = 00
(Theo trang 213 TL[11] – NXB. GTVT)
4.Xác định lực tác dụng của hổn hợp bê tông lên cánh trộn
Công thức xác định lực tác dụng của hổn hợp bê tông lên cánh trộn
(Công thức(4-16) TL[11]-NXB GTVT)
F = K.b.h [N] (9)
Trong đó:
K_hệ số cản trộn riêng của hổn hợp [N/m2]
b_ hình chiếu của bề rộng cánh trộn lên phương trộn [m]
b=b0. cosg
(b0_ chiều dài cánh trộn).
h_ hình chiếu chiều cao của cánh trộn lên phương trộn [m]
h = h0.cos b
(với h0_ chiều cao của cánh trộn)
Lực tác dụng của hổn hợp bê tông lên các cánh trộn:
Do 7 cánh trộn có cùng kích thước nhưng được bố trí với các góc nghiêng khác nhau, do đó để tiện cho việc tính toán ta chọn cánh trộn có góc nghiêng nhỏ nhất để tính.
F1 =k.b0.cosg.hb.cos$
(TL[11]-NXB GTVT)
chọn g =150
b = 50
Vì đối với cánh trộn có góc nghiêng càng nhỏ thì lực tác dụng lên cánh trộn càng lớn.
Lực tác dụng lên các cánh trộn là:
F1 = 9.104.0,33.cos150.0,22.cos50=6287,342 [N]
Lực tác dụng của hổn hợp bê tông lên cánh làm sạch thành ngoài:
F2 = k.b0.cosg.hb.cosb
Góc nghiêng của cánh làm sạch thành ngoài
g = 600
b = 00
Lực tác dụng lên cánh làm sạch thành ngoài là:
F2 = 9.104.0,229.cos600.0,572.cos00 = 5894,46 [N]
• Lực tác dụng của hổn hợp bê tông lên cánh làm sạch thành trong
F3 = k.b0.cosg.hb.cosb
Góc nghiêng của cánh làm sạch thành trong:
g = 600
b = 00
Lực tác dụng lên cánh làm sạch thành trong là
F3=9.104.0,3.cos600.0,57.cos00 = 7695 [N]
5.Xác định công suất động cơ:
Mô men cần thiết để quay cánh trộn.
(Công thức trang 214 TL[11])
M= F ´ r0 [N.m] (10)
Trong đó r0_ khoảng cách từ lực tác dụng lên cánh trộn đến
trục quay [m]
r0= (11)
Công suất cần thiết cho mỗi cánh trộn:
(Công thức (4-17) TL[11] NXB GTVT)
P=M. = F. r0..
= F. (12)
Trong đó: _ tốc độ góc của cánh trộn [rad/s]
rk,rb_ bán kính ngoài và bán kính trong của cánh trộn
đối với trục Rôto [m]
Công suất cần thiết dể dẫn động máy trộn kiểu Rôto có n cánh trộn
Pk = [KW](13)
Trong đó:
h_ hiệu suất của bộ truyền.
Chọn h=0,8
Máy trộn gồm có 7 cánh trộn ngậm hẳn hổn hợp bê tông và 2 cánh làm sạch thành trong và thành ngoài thùng trộn.
(TL[11]-NXB GTVT)
Sơ đồ tính toán công suất của máy trộn:
Từ (13) ta có công suất động cơ như sau:
PK=
Trong đó: = 2,93[rad/s]
h = 0,8
F1= 6287,342 [N]
F2= 5894,46 [N]
F3= 7695 [N]
Bảng: giá trị rK và rb
|
TT |
rK, (m) |
rb (m) |
|
1 |
1,10 |
0,77 |
|
2 |
1,01 |
0,72 |
|
3 |
0,735 |
0,47 |
|
4 |
0,47 |
0,45 |
|
5 |
0,88 |
0,58 |
|
6 |
1,30 |
1,22 |
|
7 |
0,98 |
0,71 |
|
8 |
0,69 |
0,37 |
|
9 |
0,95 |
0,65 |
Thay các giá trị trên vào công thức ta được:
P = {6287,342 [(1,102-0,772)+(1,012-0,722)+
+(0,7352-0,472)+ (0,882-0,582)+(0,982-0,712)+
+(0,692-0,372)+(0,952-0,652)]+
+5894,46(1,302-1,222)+7695(0,472-0,452)}
PK = 31,85 [KW] (14)
Nhận xét: động cơ có số vòng quay càng lớn thì khối lượng càng nhỏ và ngược lại.
............................................
Chọn hệ thống đóng mở cửa xả.
Để đóng mở cửa xả hình quạt ta dùng xi lanh khí nén. Vì xi lanh khí nén có hệ thống điều khiển và kết cấu đơn giản hơn so với truyền động cơ khí và thủy lực nên nó có tính kinh tế hơn. Đồng thời nhằm tạo ra sự đồng loạt của trạm trộn (vì các bộ phận khác như cửa xả, hệ thống cấp liệu, cửa xả hệ thống cấp xi măng và nước) cùng sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén, lấy chung từ 1 nguồn khí nén ở máy bơm khí nén.
Sơ đồ truyền động cửa xả
- Cửa xả
- Chốt
- Cần
- Xi lanh khí nén
Để hạn chế lực cản tác dụng vào xi lanh khí nén ta bố trí chiều mở cửa cùng chiều với dòng di chuyển của vật liệu trong thùng, nhằm hạn chế lực ma sát giữa hổn hợp vật liệu tác dụng lên bề mặt cửa xả.
3.Chọn xi lanh khí nén
Ta chọn loại xi lanh khí nén tác dụng 2 chiều (tác dụng kép) là áp suất khí nén, được dẫn vào cả 2 phía của, xi lanh.
Sơ đồ xi lanh tác dụng 2 chiều:
Cấu tạo
- Cửa xả mặt đáy piston
- Cửa nối mặt trước piston
Mặt đáy piston- Mặt trước piston
- Bề mặt xi lanh
- Bề mặt piston
- Diện tích cần piston
- Đáy xi lanh
- Nắp xi lanh
4. Tính toán xi lanh nén tác dụng 2 chiều:
_Dựa vào lực tác dụng tính toán tác dụng lên xi lanh
Fp =619,665 [daN]
Áp suất của khí nén
P = 9 (bar)
(Theo biểu đồ hình 5.14 trang 119 TL [10])
ta chọn:
- Đường kính xi lanh f 100(mm)
- Đường kính cần piston f 32 (mm)
*Lực tác dụng lên cần piston: khi tính toán lực cần để ý đến chiều chuyển động của cần piston.
- Lực tác dụng khi cần piston đi ra
FA= A1.pc2.h
Trong đó:
FA _ lực tác dụng khi cần piston đi ra [daN]
A1_ diện tích mặt đáy piston[cm2]
A1 = 
Với D _ đường kính mặt đáy piston
D= 100 [mm] = 10 [cm]
ÞA1 = 3,14´ =78,5 [cm2]
PC2 _ áp suất khí nén trong xi lanh
PC2 =9 [bar]
h _ hệ số của xi lanh
h = 0,8
Vậy lực tác dụng khi cần piston đi ra sẽ là:
FA = A1 . PC2.h
= 78,5.9. 0,8
= 565,2 [daN]
•Lực tác dụng khi cần piston đi vào:
FE = A2. PC2.h
Trong đó:
FE _ lực tác dụng khi cần piston đi vào [daN]
A2_ diện tích mặt trên của piston [cm2]
A2 =
Với : D_ đường kính mặt đáy piston
D = 10 (cm)
d_ đường kính cần piston
d = 3,2 (cm)
Þ A2 = 3,14=
[cm2]
PC2_ áp suất khí nén trong xi lanh
PC2=9 [bar]
h _ hệ số xi lanh
h = 0,8
Vậy lực tác dụng khi cần piston đi vào là:
FE = A2. PC2.h
=70,46. 9. 0,8 = 507,3 [daN]
- Kết luận: Vậy ta chọn xi lanh khí nén tác dụng 2 chiều có các thông số như sau:
- Đường kính xi lanh : D=100 [mm]
- Đường kính cần piston: d = 32 [mm]
+ Hành trình làm việc : L = 450 [mm]
1,9_ Lổ dẩn khí. 8_ Phần nhô của nắp xilanh.
2_ Hệ trục bulông giằng. 10_ Phớt chắn.
3_ Nắp xi lanh. 11_ Bạc chặn.
4_ Vòng hãm. 12_ Phớt chắn ngoài.
5_ Pittông. 13_ Đầu ren.
6_ Cán pittông. 7_ Vỏ xi lanh.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. AGTAKHMUSEV
Ví dụ tính toán kết cấu thép – NXB KHKT.
[2]. Vũ Thanh Bình – Nguyễn Đăng Điệm
Truyền động máy xây dựng và xếp dỡ – NX GTVT.
[3]. Bùi Hữu Danh
Máy sản xuất vật liệu xây dựng.
[4]. Nguyễn Đăng Điệm
Sửa chữa máy xây dựng – Xếp dỡ và thiết kế xưỡng-NXB KHKT.
[5]. Nguyễn Trọng Hiệp
Chi tiết máy I, II – NXBGD.
[6]. Định mức dự toán trong xây dựng cơ bản – BỘ XÂY DỰNG.
[7]. Vũ Đình Lai
Sức bền vật liệu – NXB GTVT-1994.
[8]. Nguyễn Văn Lẫm
Thiết kế chi tiết máy – NXBGD.
[9]. Tập bản vẽ chi tiết máy – NXB ĐH & THCN.
[10]. Nguyễn Ngọc Phương
Hệ thống điều khiển khí nén.
[11]. TS-Trần Quang Quý
Máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng-NXB GTVT.
[12]. Tài liệu về trạm trộn bêtông xi măng của Công Ty TNHH Hùng Vương.
[13]. Nguyễn Thị Tâm
Máy xây dựng- NXB GTVT-1997.
[14]. Đoàn tài ngọ và các tác giả
Máy sản xuất vật liệu xây dựng và cấu kiện xây dựng –2000.
