Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và xác định một số thông số kỹ thuật hợp lý của buồng trộn thuộc trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo

Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và xác định một số thông số kỹ thuật hợp lý của buồng trộn thuộc trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận án này là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác./

Vũ Minh Đức

Trân trọng cảm ơn KS Nguyễn Văn Liên- Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Th.S Lương Xuân Chiểu cùng các Cán bộ của Phòng Thí nghiệm VILAS 47- Trung tâm Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải (Trường Đại học Giao thông vận tải) đã hỗ trợ tận tình trong việc chế tạo mô hình và tiến hành các thí nghiệm theo nội dung nghiên cứu

Trân trọng cảm ơn Lãnh đạo và cán bộ kỹ thuật của Công ty Cơ khí Công trình (Tổng Công ty ô tô 1-5) và các đơn vị, doanh nghiệp đã giúp đỡ tôi trong việc khảo sát, thu thập số liệu phục vụ cho đề tài

Xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Giao thông vận tải, lãnh đạo

và cán bộ các đơn vị chức năng của Nhà trường (Phòng Đào tạo Sau Đại học, Phòng Khoa học- Công nghệ, Phòng Hành chính- Tổng hợp) đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu

Trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng chí, đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ tôi hoàn thành luận án./

Hà Nội, tháng 7 năm 2013

Vũ Minh Đức

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BTNN, THIẾT BỊ SẢN XUẤT BTNN

VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN

LUẬN ÁN

5

1.1 Bêtông nhựa nóng và thiết bị sản xuất bêtông nhựa nóng 5 1.1.1 Nhu cầu về sử dụng BTNN trên thế giới và ở Việt Nam 5

1.1.3 Công nghệ sản xuất BTNN và thiết bị sản xuất BTNN 7

1.2 Tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan đến đề tài luận án 17 1.2.1 Tình hình nghiên cứu về độ tin cậy của trạm trộn BTNN 17 1.2.2

1.3

1.4

1.5

Tình hình nghiên cứu về trộn vật liệu rời

Những vấn đề còn tồn tại mà luận án tập trung giải quyết

Mục tiêu của đề tài luận án

Phương pháp nghiên cứu

CHƯƠNG 2 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA TRẠM

TRỘN VÀ CÁC KHỐI MÁY CHÍNH TRÊN TRẠM TRỘN BTNN DO

VIỆT NAM CHẾ TẠO

40

2.1 Tình hình trang bị và sử dụng trạm trộn BTNN ở Việt Nam 40 2.1.1 Số lượng trạm trộn BTNN được trang bị ở Việt Nam 40 2.1.2 Giới thiệu đặc tính kỹ thuật trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo 42

2.2 Khảo sát, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn BTNN do Việt Nam

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG THỨC TÍNH TOÁN

CÔNG SUẤT DẪN ĐỘNG BUỒNG TRỘN TRẠM TRỘN BTNN

KIỂU CƯỠNG BỨC, CHU KỲ, HAI TRỤC NGANG

hiện nay

73

3.1.3 Chế độ tải trọng trong quá trình trộn 83

3.2 Đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn của

trạm trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

85

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA

MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CÔNG SUẤT DẪN ĐỘNG BUỒNG

TRỘN BTNN VÀ ĐỘ ĐỒNG ĐỀU MẺ TRỘN

95

4.1 Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu thực nghiệm 95

4.2 Ứng dụng lý thuyết mô hình hóa và phân tích thứ nguyên trong

việc xác định các thông số thực nghiệm của buồng trộn BTNN

kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

97

4.2.3 Phương pháp xác định độ trộn đều của hỗn hợp sau trộn 104

4.3.2 Các thông số, chỉ tiêu cần xác định bằng thực nghiệm 105

4.3.4 Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hướng bố trí bàn tay trộn

đến tiêu thụ năng lượng riêng và độ trộn đều

113

4.3.5 Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính tải trọng trong quá trình trộn 119 4.3.6 Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số (tốc độ

vòng quay trục trộn, góc nghiêng bàn tay trộn, hệ số điền đầy) đến

tiêu thụ năng lượng riêng và độ trộn đều

120

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BÓ KẾT QUẢ NGHIÊN

CỨU CỦA LUẬN ÁN

134

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU:

1 Bảng 1.1: Tốc độ phát triển mạng lưới giao thông đường bộ 6

2 Bảng 1.2- So sánh công suất dẫn động buồng trộn tính theo công

thức Kerov và công suất sử dụng thực tế:

24

3 Bảng 1.3: Kết quả tính toán công suất dẫn động buồng trộn cấp

phối 2 trục ngang theo các phương pháp khác nhau

30

4 Bảng 2.1 Số liệu thống kê sơ bộ về tình hình trang bị và sử dụng

trạm trộn BTNN ở Việt Nam

41

6 B¶ng 2.3 Th«ng sè kü thuËt chñ yÕu cña c¸c tr¹m BTNN lo¹i trén

c-ìng bøc chu kú do ViÖt Nam thiÕt kÕ chÕ t¹o

43

7

Bản Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của một số trạm BTNN do các nước

tiên tiên tiến trên thế giới chế tạo

45

8 Bảng 2.5 Một số trạm trộn BTNN lắp đặt ở khu vực phía Bắc 50

9 Bảng 2.6 Một số trạm trộn BTNN được lựa chọn khảo sát 51

10 Bảng 2.7 Những hỏng hóc thường gặp đối với trạm trộn BTNN 52

13 Bảng 2.11- Tổng hợp số lần hỏng hóc của cả 2 năm 2007 và 2008 57

14 Bảng 2.12 Bảng tổng hợp số liệu thời gian làm việc tới hỏng và

thời gian phục hồi của các khối máy trong các trạm trộn BTNN đã

TT Tên bảng, biểu Trang

16

Bảng 2.14 Hàm tin cậy của các khối máy trong trạm trộn BTNN

70

17

Bảng 2.15 Mức độ tin cậy của các khối máy trong trạm trộn BTNN 71

18 Bảng 3.1- Các thông số cơ bản của một số loại buồng trộn BTNN

kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

78

19 Bảng 3.2 So sánh cách tính công suất dẫn động buồng trộn theo

công thức đề xuất

92

20 Bảng 4.1 Các thông số ‘vào” liên quan đến quá trình trộn 97

21 Bảng 4.2.Các thông số của mô hình buồng trộn thí nghiệm 107

27 Bảng 4.7- So sánh công suất tính theo công thức đề xuất và thực tế

sử dụng

128

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ:

5 Hình 1.5- Sơ đồ trạm trộn liên tục theo kiểu thùng quay 12

8 Hình 1.8- Trạm trộn BTNN bố trí theo sơ đồ thẳng đứng (kiểu tháp) 14

9 Hình 1.9 Quy trình công nghệ sản xuất BTNN ở trạm trộn cưỡng

bức, chu kỳ

16

11 Hình 1.11- Sơ đồ thiết bị thí nghiệm buồng trộn cánh gạt 21

13 Hình 1.13- Đồ thị quan hệ giữa lực cản lên cánh tay trộn với vị trí

của cánh tay trộn trong khối vật liệu

26

14 Hình 1.14- Sơ đồ thiết bị thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng góc

nghiêng bàn tay trộn

27

15 Hình 1.15- Đồ thị ảnh hưởng của góc nghiêng bàn tay trộn đến

công suất dẫn động buồng trộn

28

16 Hình 1.16- Sự thay đổi của hiệu quả trộn V% theo thời gian trộn

của máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức

32

20 Hình 1.20 Quy ước đánh số vị trí các bàn tay trộn trong buồng trộn 34

21 Hình 1.21- Quy ước chiều quay và vị trí của bàn tay trộn 34

22 Hình 1.22 Mô tả chuyển động các hạt vật liệu trong buồng trộn 35

24 Hình 2.2- Bê tông nhựa bị cứng giữ chặt trục trộn và bàn tay trộn 54

38 Hình 2.16- Đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian làm việc tới hỏng

của khối 1 (Cấp vật liệu nguội)

41 Hình 2.19- Đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian làm việc tới hỏng của

42 Hình 2.20- Đồ thị hàm mật độ phân bố thời gian làm việc tới hỏng của

TT Hình vẽ Trang

52 Hình 2.30- Hàm tin cậy của các khối và của tổng thể trạm trộn

BTNN không xét tới cường độ phục hồi

68

53 Hình 2.31-Hàm tin cậy của các cụm và của tổng thể trạm trộn

BTNN có xét tới cường độ phục hồi

69

55 Hình 3.2 - Quá trình nhào trộn trong buồng trộn cánh gạt hai trục 73

56 Hình 3.3- Hướng quỹ đạo vật liệu chuyển động trong buồng trộn 74

57 Hình 3.4- Buồng trộn có cánh trộn kiểu vít xoắn liên tục 74

58 Hình 3.5- Buồng trộn có bàn tay trộn bố trí lệch nhau một góc khác

61 Hình 3.8- Cấu tạo tổng thể buồng trộn BTNN do Việt Nam chế tạo 76

62 Hình 3.9- Bố trí cánh tay trộn và bàn tay trộn trên hai trục trộn của

buồng trộn cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang, cánh trộn bố trí đối

xứng qua một điểm

77

63 Hình 3.10- Dạng hình học và kích thước cơ bản của buồng trộn

BTNN cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

80

64 Hình 3.11- Mô tả dòng chuyển động của các hạt vật liệu trong

buồng trộn do Việt Nam chế tạo

TT Hình vẽ Trang

75 Hình 4.7- Công tơ điện 3 pha có tích hợp bộ truyền dẫn thông tin

vào máy tính

110

78 Hình 4.10- Thiết bị Dynamic Strainmeters SDA-810C/830C 111

79 Hình 4.11- Sử dụng vành trượt để đưa điện áp đo ra ngoài 112

82 Hình 4.14- Cấu tạo dầm đàn hồi dán tenzo đo biến dạng 113

83 Hình 4.15-Sơn màu vật liệu bằng thùng trộn bê tông xi măng 114

85 Hình 4.17- Sàng phân loại và cân vật liệu để thiết kế thành phần

cấp phối

115

95 Hình 4.27- Đường đặc tính tải trọng trong quá trình trộn 119

96 Hình 4.28- Đồ thị % lọt sàng ứng với các thông số tối ưu của mẻ

trộn trên mô hình

126

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN:

S Khoảng cách giữa 2 bàn tay trộn liên tiếp m

 Góc vị trí bàn tay trộn trong khối vật liệu độ

dmax, dmin Kích thước lớn nhất, nhỏ nhất của hạt vật liệu mm

Ký hiệu Diễn giải Đơn vị tính

Vc Hệ số không đồng nhất của vật liệu khi trộn %

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Giao thông vận tải là một bộ phận quan trọng trong kết cấu hạ tầng kinh tế- xã hội, cần được ưu tiên phát triển đi trước một bước với tốc độ nhanh, bền vững nhằm tạo tiền đề cho phát triển kinh tế- xã hội; đảm bảo an ninh- quốc phòng, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước Chiến lược phát triển Giao thông vận

tải đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 [3] đã chỉ rõ: “Giao thông vận tải Việt Nam

phải phát triển đồng bộ cả kết cấu hạ tầng, vận tải và công nghiệp giao thông vận tải theo hướng công nghiệp hóa- hiện đại hóa”; trong đó ngành công nghiệp ô tô và xe

máy thi công phải đạt tỷ lệ nội địa hóa trên 60%, tập trung chế tạo và lắp ráp ô tô và một số chủng loại xe máy thi công đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế xã hội và đủ sức cạnh tranh quốc tế

Mạng lưới đường bộ của nước ta hiện nay có tổng chiều dài trên 256.684 km; trong đó có 17.288 km quốc lộ, 23.520 km tỉnh lộ, còn lại là đường địa phương Theo thống kê của Bộ Giao thông vận tải, năm 2006 có khoảng 45% tổng số km mặt quốc

lộ, 15% tổng số km mặt đường tỉnh, 8% tổng số km mặt đường huyện đã được phủ

bê tông nhựa nóng và tỷ lệ này sẽ tiếp tục được tăng lên trong thời gian tới

Để phục vụ nhu cầu về bê tông nhựa nóng (BTNN) trong xây dựng đường bộ, sân bay…; trong những năm qua đã có trên 500 trạm trộn BTNN được đưa vào sử dụng; trong đó phần lớn (khoảng 80%) là các trạm do Việt Nam chế tạo với chất lượng tương đương mà chi phí chỉ khoảng 50- 60% so với các trạm nhập ngoại

Tuy nhiên, qua nghiên cứu, khảo sát cho thấy: Việc tính toán thiết kế các trạm trộn BTNN chế tạo trong nước chủ yếu dựa trên các tài liệu của nước ngoài, lựa chọn các tham số theo kinh nghiệm, trong đó có nhiều tham số có giá trị trong phạm vi rộng, gây khó khăn cho người thiết kế Mặt khác, trong quá trình khai thác, sử dụng trạm trộn BTNN, việc theo dõi, đánh giá độ tin cậy của các khối máy chính và của toàn trạm chưa được quan tâm đúng mức để có biện pháp điều chỉnh khi thiết kế, chế

tạo cũng như dự phòng vật tư thay thế, bố trí lịch sửa chữa phù hợp với đặc điểm khai thác của trạm

Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và xác định

một số thông số kỹ thuật hợp lý của buồng trộn thuộc trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo” là một hướng đi thiết thực giúp cho việc hoàn thiện hơn công tác thiết kế -

chế tạo trạm trộn BTNN tại Việt Nam

2 Mục đích của luận án:

Nghiên cứu, đánh giá độ tin cậy của các trạm trộn BTNN được chế tạo và khai thác ở Việt Nam; đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn; nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến công suất dẫn động buồng trộn và xác định các giá trị hợp lý của các thông số đó Đây là cơ sở để hoàn thiện công tác thiết kế, chế tạo và khai thác trạm trộn BTNN ở Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của Luận án là trạm trộn và buồng trộn trạm trộn BTNN chế tạo tại Việt Nam, sử dụng để sản xuất BTNN hạt trung; chủ yếu khảo sát trong giai đoạn trộn khô là giai đoạn có mức độ tải trọng cao điển hình

4 Nội dung nghiên cứu:

- Khảo sát, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và các khối máy chính trên trạm trộn BTNN chế tạo tại Việt Nam

- Nghiên cứu, đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

- Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng một số thông số kỹ thuật đến công suất dẫn động buồng trộn BTNN Xác định các giá trị hợp lý của một số thông số kỹ thuật theo mục tiêu chi phí năng lượng riêng thấp nhất và đảm bảo độ trộn đều của mẻ trộn

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án:

a/ Ý nghĩa khoa học:

- Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có ở trong nước và trên thế giới, xác định quy luật chuyển động của các hạt vật liệu trong quá trình trộn của buồng trộn BTNN, làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn

- Xây dựng và đề xuất công thức mới để tính toán công suất dẫn động buồng trộn BTNN

- Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố đến tiêu thụ năng lượng và độ đồng đều của mẻ trộn; xác định các giá trị tối ưu của các yếu tố này theo mục tiêu giảm chi phí công suất riêng, đảm bảo độ đồng đều của mẻ trộn

b/ Ý nghĩa thực tiễn:

Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sẽ là những tài liệu tham khảo cho các đơn vị sản xuất chế tạo buồng trộn BTNN vận dụng khi thiết kế các loại buồng trộn có dung lượng mẻ trộn khác nhau

6 Bố cục của luận án:

Nội dung của luận án gồm:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan về BTNN, thiết bị sản xuất BTNN và tình hình

nghiên cứu những vấn đề liên quan đến đề tài của luận án

- Chương 2: Khảo sát, đánh giá độ tin cậy của trạm trộn và các khối máy

chính trên trạm trộn BTNN do Việt Nam chế tạo

- Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động

buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

- Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm, xác định một số thông số kỹ thuật

hợp lý của buồng trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu kỳ, hai trục ngang

- Kết luận và kiến nghị

- Danh mục các công trình công bố kết quả nghiên cứu của đề tài Luận án

- Danh mục tài liệu tham khảo

- Phụ lục

7 Điểm mới của Luận án:

- Thông qua kết quả khảo sát, phân tích hoạt động của các trạm trộn BTNN đang khai thác ở Việt Nam, luận án đã thống kê được những hỏng hóc thường gặp của trạm trộn, nguyên nhân và giải pháp khắc phục

Bằng lý thuyết độ tin cậy, đánh giá mức độ tin cậy của các khối máy thuộc hệ

cơ khí trên các trạm trộn, chỉ ra những khối máy có độ tin cậy thấp hơn, từ đó có hướng để tập trung giải quyết nâng cao độ tin cậy

- Đề xuất công thức tính toán công suất dẫn động buồng trộn trên cơ sở phân tích, kế thừa các công thức hiện có; đảm bảo phản ánh cơ bản các thành phần trở lực, đơn giản và thuận lợi cho vận dụng Kết quả tính toán theo công thức mới sát với giá trị thực tế

- Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình buồng trộn về ảnh hưởng của các yếu

tố đến chất lượng trộn và mức độ tiêu thụ năng lượng riêng; xác định được các giá trị thông số kỹ thuật hợp lý cho buồng trộn Việc rút ra kết luận về thay đổi tốc độ quay của trục trộn tương ứng với các mẻ trộn có dung lượng khác nhau mà không làm thay đổi thời gian trộn là rất có ý nghĩa và có khả năng ứng dụng vào thực tiễn

Trong quá trình thực hiện luận án, tôi đã hết sức cố gắng để hoàn thành những nội dung đã đặt ra Tuy nhiên, bản luận án khó tránh khỏi những sai sót nhất định Tôi rất mong nhận được các ý kiến chỉ dẫn của các nhà khoa học, các đồng nghiệp để bản luận án hoàn chỉnh hơn

Trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 8 năm 2013

Tác giả

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ BÊ TÔNG NHỰA NÓNG, THIẾT BỊ SẢN XUẤT

BÊ TÔNG NHỰA NÓNG VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1.1- Bê tông nhựa nóng và thiết bị sản xuất bê tông nhựa nóng (BTNN):

1.1.1- Nhu cầu về sử dụng bê tông nhựa nóng trên thế giới và ở Việt Nam

Trong xây dựng đường ô tô trên thế giới và Việt Nam thường sử dụng rộng rãi các hỗn hợp vật liệu khoáng- bitum (hỗn hợp vật liệu nhựa đường), trong đó có bê

tông Asphalt (hay BTNN)

BTNN là hỗn hợp vật liệu (đá, cát), bột đá và nhựa đường được gia công ở nhiệt

độ 160- 2000C đối với đá cát, 1700C đối với nhựa đường, ở nhiệt độ môi trường đối với bột đá

Theo các số liệu thống kê thì có tới hơn 70% tổng số chiều dài đường cao tốc trên thế giới sử dụng kết cấu mặt đường BTNN Ở Nhật Bản, năm 2006 có trên 95% mặt đường sử dụng BTNN Ngoài sử dụng trên mặt đường còn được sử dụng làm bãi

đỗ sân bay, bãi đỗ xe, lớp phủ mặt cầu, lớp phủ mặt sàn khu công nghiệp.[17]

Ở Việt Nam, theo số liệu của Bộ Giao thông vận tải [3], mạng lưới đường bộ ở Việt Nam có chiều dài hơn 256.684 km, trong đó đường liên huyện, liên tỉnh và đường quốc gia dài hơn 40.000 km, còn lại là đường cấp thấp Đến năm 2006 đã có 45% số km mặt đường quốc lộ, 15% số km mặt đường tỉnh, 8% số km mặt đường huyện sử dụng BTNN và trong những năm gần đây, số lượng mặt đường BTNN tăng lên đáng kể, thay thế cho mặt đường thấm nhập nhựa.[3]

Quy hoạch phát triển giao thông đường bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 theo Quyết định số 1327/QĐ-TTg ngày 24/8/2009 của Thủ tướng Chính phủ xác định trong những năm tới tập trung đưa vào cấp kỹ thuật hệ thống đường bộ hiện có, đẩy nhanh tốc độ xây dựng tuyến đường bộ cao tốc Bắc – Nam (gồm 2 tuyến, chiều dài 3.262 km), các trục cao tốc trọng yếu (gồm 17 tuyến,

chiều dài khoảng 2.400 km), hệ thống quốc lộ chính, đường nan quạt, đường vành đai gắn kết chặt chẽ hệ thống đường bộ đối ngoại với hệ thống đường bộ trong nước tạo thành một mạng lưới giao thông thông suốt và có hiệu quả 100% các tuyến đường cao tốc, quốc lộ, đường chính và ít nhất 50% đường giao thông nông thôn có mặt đường BTNN hoặc bê tông xi măng Điều đó cho thấy nhu cầu về BTNN ở nước ta là rất cao [3]

Bảng 1.1: Tốc độ phát triển mạng lưới giao thông đường bộ: (Nguồn: [4])

- Đá dăm: Làm nên bộ khung chủ yếu của BTNN, làm cho BTNN có khả năng chịu

tác dụng của ngoại lực và tạo độ nhám bề mặt

- Cát: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt đá dăm và cùng với đá dăm làm

thành bộ khung chủ yếu của BTNN

- Bột khoáng: Có vai trò lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu lớn, làm cho nhựa

đường tăng thêm khả năng dính bám và tăng tính ổn định nhiệt

- Nhựa đường: Là chất liên kết, kết dính các hạt cốt liệu lại với nhau thành một khối

và góp phần lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt cốt liệu

- Phụ gia: Mặc dù được sử dụng với hàm lượng rất nhỏ, nhưng phụ gia có vai trò

trong việc cải thiện một hoặc một số tính chất nào đó của BTNN

Tính chất và chất lượng của BTNN phụ thuộc vào thành phần cấp phối, cỡ hạt, cường độ hạt và tỷ lệ nhựa đường; đồng thời chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ, chế độ trộn

1.1.2.2- Phân loại BTNN:

BTNN có nhiều loại và có thể phân loại như sau:

a- Căn cứ vào độ chặt khi lu lèn chia thành: Loại có độ chặt lớn, với độ rỗng 3-5%

dùng để rải lớp bề mặt; loại có độ chặt nhỏ với độ rỗng 5-10%, dùng cho lớp dưới

b- Theo hàm lượng đá dăm có cỡ hạt >5(mm), có thể chia thành: loại nhiều đá dăm

(50%-60%), loại vừa (30-50%) và loại ít (20-25%)

c- Theo kích cỡ lớn nhất của viên đá chia thành: Loại hạt thô dùng cho lớp lót có

đường kính viên đá dmax 40 (mm); loại hạt vừa có cỡ hạt dmax (20- 25) (mm); loại hạt mịn dùng để rải lớp mặt, có cỡ hạt lớn nhất là 5 (mm)

1.1.3 Công nghệ sản xuất BTNN và thiết bị sản xuất BTNN

1.1.3.1- Khái quát về công nghệ sản xuất BTNN

Mục đích của việc sản xuất BTNN là tạo ra một hỗn hợp BTNN đồng nhất trong

đó các hạt vật liệu lớn được phân tán đều và trên bề mặt được bọc lớp nhựa đường Công nghệ chế tạo BTNN nóng chia ra các giai đoạn sau:

- Chuẩn bị cốt liệu;

- Sấy nóng nguyên liệu, trộn khô, nấu nhựa đường;

- Trộn hỗn hợp

Việc sản xuất BTNN được thực hiện trên các tổ hợp thiết bị gọi là trạm trộn BTNN

1.1.3.2- Giới thiệu thiết bị sản xuất BTNN

a- Giới thiệu chung về trạm trộn BTNN:

Trạm trộn BTNN là một tổ hợp thiết bị gồm nhiều khối thiết bị có những chức năng nhất định trong quá trình nhào trộn hỗn hợp vật liệu (cát đá nóng, phụ gia với nhựa đường nóng) đã được định lượng theo tỷ lệ quy định để tạo thành sản phẩm là BTNN

Để đảm bảo chất lượng BTNN các trạm trộn phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu:

- Trộn đều hỗn hợp vật liệu với năng suất phù hợp;

- Nhiệt độ sấy vật liệu, nấu nhựa được khống chế chặt chẽ;

- Hệ thống cân đong được điều khiển, đảm bảo độ chính xác cao về thành phần vật liệu trộn;

- Kết cấu hợp lý, tiêu hao năng lượng ít;

- Bảo đảm tránh gây ô nhiễm môi trường xung quanh (bụi, khí độc hại do quá trình cháy ) Khả năng thu bụi đạt được  95% những hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 8m

b- Phân loại trạm trộn:

Có nhiều cách phân loại trạm trộn BTNN, trên thực tế thường phân loại như sau:

 Dựa vào tính cơ động của trạm chia ra:

- Trạm trộn di động (Hình 1.1):

Trạm BTNN kiểu di động thường được bố trí trên một số kết cấu kiểu moóc, có thể kéo di chuyển từ địa chỉ này đến địa chỉ khác Loại này phù hợp với trạm

rơ-có năng suất nhỏ dưới 30(T/h) Tuy nhiên, ở Việt Nam, tính cơ động này trở nên kém hiệu quả do quá trình di chuyển thực ra rất cồng kềnh vì phải dùng đầu kéo

Hình 1.1- Trạm trộn BTNN kiểu di động

- Trạm trộn cố định (Hình 1.2):

Hình1.2- Trạm trộn BTNN kiểu cố định

Trạm trộn BTNN cố định được bố trí trên nền móng bê tông cố định có mặt bằng tương đối rộng, để sản xuất một khối lượng bê tông nhựa lớn Do trạm phải đặt trên nền móng bê tông tương đối kiên cố, cho nên mỗi lần di chuyển trạm thường rất khó khăn, tốn kém đáng kể (cho nên ít khi nghĩ tới di chuyển trạm) Trạm loại này thường có năng suất lớn

- Trạm trộn BTNN kiểu cơ động (móng nổi) (hình 1.3)

Trạm BTNN đặt trên móng nổi thích hợp cho tất cả các trạm có năng suất từ 30 đến 120 (T/h) có thể tới 150 (T/h) Loại này có tính cơ động cao, hiệu quả kinh tế lớn

và lần đầu tiên nước ta đưa vào sử dụng từ năm 1993

Hình 1.3- Trạm trộn BTNN kiểu cơ động (móng nổi)

 Theo tính năng sản xuất có thể có 3 dạng trạm trộn:

+ Trạm trộn chu kỳ (theo từng mẻ) sàng nóng (Hình 1.4)

Loại trạm này, vật liệu được chứa trong các phễu chứa, sau khi được định lượng

sơ bộ rồi đưa vào tang sấy, sấy nóng đến nhiệt độ 1600

- 2000C; sau đó được đưa lên

sàng, phân loại thành các cỡ hạt theo thành phần cấp phối, chứa trong các hộc chứa, cân định lượng rồi xả vào buồng trộn Nhựa đường sau khi đã được gia nhiệt được lưu giữ trong bồn chứa và được dẫn đến cân nhựa để định lượng và xả vào buồng trộn qua đường sào tưới nhựa

Buồng trộn thường là loại có hai trục quay, lắp cánh trộn xiên góc với trục Thời gian trộn thường từ 30-60 giây Hỗn hợp trộn xong được xả trực tiếp vào ôtô chuyên dụng vận chuyển ra công trường

Ưu điểm của loại trạm trộn này là khả năng khuấy trộn đều, dễ dàng thay đổi được tỷ lệ thành phần của các loại vật liệu, khả năng định lượng chính xác hơn Nhược điểm là, năng lượng chi phí cho quá trình trộn tổn hao khá lớn

Hình 1.4- Sơ đồ cấu tạo trạm trộn chu kỳ sàng nóng

1- Hệ thống rang sấy vật liệu; 2- Móng tháp; 3- Khung tháp; 4- Thùng cân nhựa; 5- Buồng trộn; 6- Hộc cân vật liệu; 7- Phễu chứa phụ gia; 8- Bằng gầu phụ gia; 9- Sàng rung; 10- Phễu chưa vật liệu nóng; 11- Băng gầu nóng; 12- Xiclo chứa bụi; 13- Ống cong; 14- Lọc bụi ẩm; 15- Ống khói

+/ Trạm trộn chu kỳ sàng nguội:

Loại trạm trộn này, cấp phối vật liệu nguội được sàng, định lượng theo dòng liên tục và được đổ vào thùng sấy để sấy nóng rồi tích vào thùng chứa, sau đó được xả từng mẻ vào máy trộn để trộn với nhựa đường

Loại trạm trộn này công suất có thể đạt từ 50-200T/giờ Tuy nhiên khi cốt liệu có

độ ẩm lớn hơn 2% thì dùng trạm này có độ chính xác không cao nên chỉ thích hợp với các loại vật liệu yêu cầu nhiệt độ vừa và thấp như đá dăm trộn nhựa

+/ Trạm trộn liên tục sấy nóng trực tiếp kiểu thùng quay (Hình 1.5)

Các trạm trộn này cung cấp các hỗn hợp vật liệu khoáng – nhựa đường liên tục mà không dùng hệ thống các thùng chứa cốt liệu nóng, phễu định lượng và thùng trộn

Hình 1.5- Sơ đồ trạm trộn liên tục theo kiểu thùng quay

1- Phễu chứa vật liệu nguội; 2- Băng tải; 3- Thùng chứa bột đá; 4- Bộ phận cấp nhựa đường; 5- Vòi phun; 6- Ống khói; 7- Silô chứa hỗn hợp đã trộn; 8- Tang sấy vật liệu kết hợp trộn

Bên trong thùng quay có hai khu vực: Khu vực thứ nhất để rang sấy vật liệu Khu vực thứ hai để trộn vật liệu nóng với nhựa và bột khoáng Khu vực trộn được bảo

vệ bằng màn chắn ngọn lửa để bảo vệ vật liệu đã được bọc nhựa (đã trộn xong) khỏi

bị cháy

Ưu điểm của loại trạm này là kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, rất thích hợp với những gói thầu nhỏ cần lắp đặt trạm tạm thời Công suất của các trạm này có thể

từ 100-500T/giờ So với các trạm trộn khác lượng khói xả của trạm trộn loại này chỉ bằng 10% lượng bụi thải ra của các loại trước đây

Nhược điểm của loại trạm trộn này là khó sử dụng một cách linh hoạt và đòi hỏi những thay đổi lớn nếu muốn thay đổi dạng hỗn hợp cần nhào trộn Tuy nhiên việc tự động hoá điều khiển bằng máy tính đã bước đầu khắc phục được những vấn đề này

Hình 1.6- Trạm trộn BTNN kiểu liên tục

 Dựa theo năng suất thường dùng của trạm trộn, chia làm 3 loại:

- Loại trạm trộn năng suất lớn: Từ 80-150 tấn/giờ;

- Loại trạm trộn năng suất vừa: Từ 40-60 tấn/giờ

- Loại trạm trộn có năng suất nhỏ: Dưới 30 tấn/giờ

 Theo cách lắp đặt các cụm thiết bị, chia thành:

- Trạm trộn bố trí theo sơ đồ nằm ngang (Hình 1.7)

Với loại trạm trộn này thì các cụm máy được bố trí trên một mặt bằng Ưu điểm: việc lắp ráp dễ dàng, chiều cao trạm thấp, việc sửa chữa, điều chỉnh thuận lợi Nhược điểm của trạm này là mặt bằng quá rộng và cồng kềnh

Hình 1.7- Trạm BTNN bố trí theo sơ đồ nằm ngang

1 Bồn chứa sản phẩm; 2 Thiết bị cấp bột đá; 3 Thiết bị cân đá nóng; 4 Sàng đá cát;

5 Lọc và thu bụi; 6 Phễu chứa và định lượng sơ bộ đá cát; 7 Tang sấy đá cát; 8 Thiết bị định lượng nhựa kiểu liên tục; 9 Máy trộn kiểu liên tục

- Trạm bố trí theo kiểu hình tháp (Hình 1.8)

Hình 1.8- Trạm trộn BTNN bố trí theo sơ đồ thẳng đứng (kiểu tháp)

1 Phễu chứa và định lượng sơ bộ đá cát; 2 Tang sấy đá cát; 3 Băng gầu; 4 Thiết bị sàng; 5 Lọc và thu bụi; 6 Bồn chứa bột đá; 7 Buồng trộn; 8 Bình cân nhựa nóng; 9 Thiết bị cân đong cát đá nóng và bột đá

Với loại trạm trộn này, một số cụm thiết bị đươc bố trí chồng lên nhau theo kiểu tháp từ cao xuống thấp với thứ tự cụm thiết bị sàng và chứa vật liệu nóng, thiết bị

cân vật liệu, thiết bị trộn Ưu điểm của cách bố trí này là: mặt bằng được thu gọn, máy làm việc liên hoàn từ trên xuống dưới, ít tiêu tốn năng lượng vận chuyển vật liệu Nhược điểm: chiều cao trạm khá lớn, công việc lắp đặt phức tạp, sửa chữa bảo dưỡng khó, nền móng cho khối tháp phải đảm bảo độ ổn định khi làm việc và khi có gió bão

Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng trạm trộn BTNN kiểu cưỡng bức, chu

kỳ, sàng nóng Quy trình công nghệ sản xuất BTNN ở trạm trộn loại này được thể hiện trên hình 1.9

Hỡnh 1.9 Quy trỡnh cụng nghệ sản xuất BTNN ở trạm trộn cưỡng bức, chu kỳ

Máng rung (băng tải ngắn)

Băng tải dài Băng gầu nguội Tang sấy Băng gầu nóng Sàng phân loại

Các phễu chứa nóng Phễu cân đá cát Thùng trộn

Ôtô chở thảm nóng

Kho phụ gia

Xilo lắng bụi

Bể nuớc

Tháp tách +ống khói

Tháp tuới

Bơm nuớc

Thùng nấu nhựa tinh

Thùng nấu nhựa thô

nhựa đừơng

Thùng dầu môi chất

Bơm dầu

Máng rung (băng tải ngắn)

Máng rung (băng tải ngắn)

Ra môi trừơng

Bụi lớn

1.2-Tình hình nghiên cứu các vấn đề có liên quan đến đề tài luận án:

1.2.1- Tình hình nghiên cứu về độ tin cậy của trạm trộn BTNN:

Theo thông tin mà tác giả có được, cho đến nay chưa có công trình nghiên cứu nào ở ở trong nước và ở nước ngoài về độ tin cậy của trạm trộn BTNN được công bố

1.2.2- Tình hình nghiên cứu về trộn vật liệu rời:

1.2.2.1- Tình hình nghiên cứu trên thế giới:

Các nhà khoa học nước ngoài đã tiến hành nghiên cứu quá trình và thiết bị trộn

vật liệu rời như sau:

a- Các xu hướng nghiên cứu nâng cao hiệu quả buồng trộn

Về bản chất, quá trình nhào trộn vật liệu rời là nhằm mục đích đạt được độ đồng nhất về thành phần của sản phẩm trộn Độ đồng nhất có tính lý tưởng của một hỗn hợp được cấu thành từ một vài loại vật liệu được đánh giá bởi sự phân bố đồng đều của chúng trong hỗn hợp Cấu trúc của hỗn hợp sau khi nhào trộn có thể được coi như tổ hợp của các vi thể tích riêng biệt, mà trong đó chứa đựng các thành phần vật liệu với một tỷ lệ theo quy định Vi thể tích tối thiểu có thể được coi như một bộ các phần tử, trong đó có chứa đầy đủ các thành phần của hỗn hợp Để nhận được độ đồng nhất của hỗn hợp cần phải sử dụng các phương pháp có hiệu quả cao và kết cấu hợp lý của buồng trộn

Một số nhà khoa học Nga [48] đã đề xuất những phương hướng sau đây thuộc lĩnh vực nâng cao hiệu quả của buồng trộn hoạt động chu kỳ:

1- Thiết lập phạm vi sử dụng các buồng trộn tiêu chuẩn Vì vật liệu rời có mối quan hệ phức tạp giữa các phần tử tiếp xúc nhau, mối quan hệ này được xác định bởi các đặc tính của các phần tử (trọng lượng riêng của vật liệu, hình dáng và kích thước của phần tử) và các điều kiện bên ngoài (độ ẩm, nhiệt độ, độ mang điện trong các phần tử, lực ép v.v) Việc chẩn đoán trạng thái của vật liệu rời khi có sự tác dụng của các bộ phận công tác sẽ không đạt kết quả nếu như không có các thí nghiệm thực tế

Loại hình cụ thể của buồng trộn được lựa chọn từ một số kết cấu thông qua nghiên cứu thực nghiệm, đòi hỏi sự tham gia của các mô hình thí nghiệm thiết bị trộn

2- Lựa chọn các thông số tối ưu về kết cấu và về chế độ làm việc của buồng trộn Đa số các nghiên cứu thuộc lĩnh vực này đều theo xu hướng là trên một buồng trộn đã chọn, bằng phương pháp thực nghiệm đối với một loại hỗn hợp vật liệu rời cụ thể người ta xác định giá trị giới hạn của hệ số đồng nhất của hỗn hợp và thời gian đạt được giá trị đó, giá trị tối ưu của hệ số làm đầy bưồng trộn bằng vật liệu (tỷ lệ giữa thể tich vật liệu nạp vào và dung tích buồng trộn), số vòng quay của bộ công tác trộn, chi phí năng lượng Các kết quả nhận được trong nghiên cứu chỉ thỏa mãn với những kích thước định hình của buồng trộn, trong một phạm vi nghiên cứu về chế độ làm việc của buồng trộn và đối với một loại vật liệu cụ thể

3- Hoàn thiện bộ công tác của buồng trộn, phương pháp nạp vật liệu đầu vào cho buồng trộn Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực này được tiến hành theo xu hướng

đề xuất buồng trộn hành tinh kép Trong những buồng trộn loại này, vai trò của bộ công tác chính là các vít xoắn tạo nên sự chuyển động của vật liệu theo những quỹ đạo phức tạp thông qua sự dịch chuyển cưỡng bức của chúng theo phương hướng kính, phương tiếp tuyến và phương thẳng đứng Nhờ có sự dịch chuyển đó cho nên trong buồng trộn không có vùng “chết”, điều này giúp cho hỗn hợp được trộn với chất lượng cao hơn

Trên kết quả các nghiên cứu lý thuyết, các nhà khoa học có thể xác định được quỹ đạo chuyển động của các phần tử vật liệu trộn trong buồng trộn hoạt động chu kỳ

để tạo ra được độ đồng nhất cao của hỗn hợp trộn, đồng thời cũng là cơ sở để có thể thiết kế phương án kết cấu tối ưu cho buồng trộn

4- Thiết lập các tổ hợp thiết bị cho các quá trình phối hợp Quá trình nhào trộn

có thể phối hợp với các quá trình nghiền, tán, sấy nóng Kết cấu của các tổ hợp thiết bị dùng cho các quá trình phối hợp như buồng trộn-tán, buồng trộn-sấy, buồng trộn-nghiền, các loại thiết bị này hiện nay không được sử dụng nhiều trong công nghiệp

Phương pháp nạp vật liệu vào buồng trộn sẽ có ảnh hưởng đến độ đồng nhất của hỗn hợp trộn và thời gian nhào trộn Phương pháp tốt nhất là các thành phần của hỗn hợp được nạp đồng thời với nhau khi buồng trộn đang làm việc Những thành phần có tỷ lệ ít tham gia vào hỗn hợp thì nên trộn riêng ra trong một buồng trộn phụ khác, sau đó mới nạp đồng thời với các thành phần cơ bản khác vào buồng trộn chính Một phương pháp cũng có hiệu quả là trộn từ từ và nạp dần từng ít một khối lượng của thành phần đó vào với thành phần cơ bản của hỗn hợp

Đối với thùng trộn hoạt động liên tục, các nhà khoa học cũng đã đề cập tới một

số phương pháp nâng cao chất lượng hỗn hợp trộn bằng cách tăng mức dự trữ vật liệu trong thùng trộn (xu hướng này sẽ kéo theo sự tăng chi phí năng lượng), sử dụng các chu trình kín trong dòng vật liệu đi qua buồng trộn, nâng cao độ chính xác định lượng vật liệu, v.v

Qua phân tích kết cấu của buồng trộn cánh gạt và kết quả sử dụng của chúng trong công nghiệp, các nhà khoa lựa chọn kết cấu và chế độ làm việc hợp lý của buồng trộn cánh gạt như sau:

- Các bộ công tác được thiết kế chế tạo theo dạng tấm bản phẳng (bàn tay trộn phẳng);

-Tốt nhất nên sử dụng từ hai đến bốn bàn tay trộn trong một dãy của bộ công tác có góc nghiêng trộn cố định so với dãy lân cận;

- Cửa nạp vật liệu nên chế tạo theo suốt chiều dài buồng trộn;

- Nên sử dụng các bàn tay trộn có góc nghiêng bằng nhau và bố trí theo đường xoắn trục vít;

- Hệ số làm đầy thùng chứa của buồng trộn vào khoảng 0,35-0,6 dung tích thùng chứa;

- Vận tốc vòng tối thiểu của các bộ công tác vào khoảng W min = 0,15m/s

b- Nghiên cứu động học của quá trình nhào trộn trong buồng trộn hoạt động chu kỳ

Để nghiên cứu quá trình chuyển động quay vòng của các bàn tay trộn sử dụng với vai trò là bộ công tác trong buồng trộn cánh gạt, thông qua dòng chuyển động của vật liệu rời; hiện nay các nhà khoa học trên thế giới [47], [48] thường tiến hành xem xét nghiên cứu lý thuyết theo 2 phương pháp:

- Phương pháp gần đúng kế tiếp: tức là lúc đầu xem xét sự chuyển động quay

vòng của các cánh gạt bằng chất lỏng lý tưởng, sau đó nghiên cứu các đặc tính cơ bản của chuyển động đó áp dụng cho vật liệu rời có kể đến sự hiệu chỉnh)

- Phương pháp chuyển động nghịch đảo: tức là coi các bàn tay trộn thì đứng

yên, còn dòng vật liệu thì quay vòng quanh bàn tay trộn với một vận tốc không đổi W

Hàm số của dòng (x,y)và vận tốc tại mỗi điểm bất kỳ của dòng v trong

chuyển động quay vòng của các cánh tay trộn nhờ chất lỏng lý tưởng phụ thuộc vào

vận tốc của dòng W, bề rộng của cánh gạt a và góc nghiêng của cánh gạt  so với đường tâm vuông góc với phương chuyển động

 Các mô hình thí nghiệm các loại buồng trộn: Để nghiên cứu động học của

quá trình trộn vật liệu rời, Đêmin O.B [48] đã tiến hành thí nghiệm các loại buồng trộn (hình 1.10)

Hình 1.10- Sơ đồ các buồng trộn thí nghiệm

a) Hình trụ nằm ngang; b) Hình chữ V; c) Hình hộp chữ nhật; d) Hình hai nón cụt; e)

Loại vít xoắn; f) Loại buồng trộn cánh gạt

Bằng thí nghiệm cho thấy loại buồng trộn cánh gạt (hình 1.10 f) cho chất lượng trộn cao nhất

Đối với buồng trộn cánh gạt, để nghiên cứu quá trình chuyển động quay vòng của các bàn tay trộn sử dụng với vai trò là bộ công tác trong buồng trộn cánh gạt, thông qua dòng chuyển động của vật liệu rời, xác định thể tích của các phần tử dịch chuyển từ dãy này của bộ phận công tác đến dãy bên cạnh sau một vòng quay của trục trộn, phụ thuộc vào góc nghiêng của bàn tay trộn, nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành trên thiết bị chuyên dụng (hình 1.11)

y

z x

2

Hình 1.11- Sơ đồ thiết bị thí nghiệm buồng trộn cánh gạt

1-Thùng chứa nằm ngang 2- Bàn tay trộn 3- Bàn trượt 4- Động cơ điện

Trong các kết quả nghiên cứu [48] đã chứng minh rằng, trong quá trình trộn sẽ tạo thành vùng “ứ đọng” trước bàn tay trộn, mà trong đó vận tốc chuyển động của dòng vật liệu v có giá trị không lớn so với vận tốc của bàn tay trộn Kích thước của vùng “ứ đọng” sẽ giảm cùng với mức tăng của góc nghiêng của bàn tay trộn so với đường tâm vuông góc với phương chuyển động quay Như vậy, hiệu quả nhào trộn vật liệu rời trong buồng trộn cánh gạt do có chuyển động của các phần tử vật liệu trong vùng “ứ đọng”

Quá trình trộn vật liệu trong buồng trộn cánh gạt được xác định chủ yếu bằng

sự gạt đẩy dọc trục các phần tử vật liệu nhờ có các dãy bộ công tác bố trí dọc theo

chiều dài buồng trộn (giả sử cả hệ thống bao gồm k thể tích thành phần) Với quan

niệm rằng, sự phân bố hỗn hợp tại mỗi vị trí bộ công tác là bằng nhau về thể tích Sau mỗi hành trình, ta coi trạng thái của hệ thống mà trong đó bàn tay trộn của một bộ

công tác bất kỳ thực hiện việc gạt đẩy vật liệu từ một vị trí này đến vị trí khác là như

nhau Trong mô hình toán, trạng thái của hệ thống sau m hành trình được xác định

bằng véc tơ trạng thái E(m)E(m1)P m Các tọa độ của véc tơ chính là trung tâm của

khối hỗn hợp trong thể tích thành phần sau m hành trình Để xác định véc tơ trạng

thái, cần phải thiết lập ma trận xác suất chuyển tiếp, ma trận này có kể đến đặc điểm

kết cấu của buồng trộn cánh gạt

c- Các phương pháp tính toán công suất tiêu thụ của buồng trộn

Tính toán công suất dẫn động buồng trộn theo công thức A.S Corolko

B Z

N     

Trong đó: Z – Số bàn tay trộn tham gia trộn, β- Hệ số cản môi chất, B- Chiều

rộng bàn tay trộn (m); γ – Tỷ trọng môi chất (T/m 3); - Tốc độ quay bản trộn (s -1) ; g

– Gia tốc trọng trường (m/s 2); R, r- Bán kính điểm xa nhất và điểm gần nhất của bàn

tay trộn (m); η- Hiệu suất cơ khí

Ưu điểm nổi bật của công thức Coroklo là nhận rõ giai đoạn trộn khô có công suất đại diện, mặt khác công thức trên khá đơn giản, dễ dàng

(1.1)

(1.2)

Tuy nhiên, trong công thức Corolko là chưa kể đến ma sát của môi chất với máy trộn, trong khi thực tế, ma sát này gây mòn các tấm lót rất mãnh liệt, phải thay thế thường xuyên Ngoài ra, còn có những trở lực khác dẫn đến tiêu tốn công suất trộn mà Corolko chưa khai triển

Tính toán công suất dẫn động buồng trộn theo công thức của I.P Kerov

- Công thức lý thuyết của I.P Kerov:

Trong đó: A1- hằng số xác định hệ đơn vị đo lường; A4- hệ số hình dạng bàn tay

trộn; F- Diện tích bàn tay trộn (m 2 ); L- Cự ly lắp bàn tay trộn (m); G,Gn- Khối lượng

cốt liệu nạp và tính toán (kg); Z- Số bàn tay tham gia trộn; α-Góc nghiêng bàn tay trộn (độ); n- Tốc độ vòng quay trục trộn (vòng/phút); Q,- hệ số thực nghiệm (theo bảng

tính sẵn); d- Đường kính buồng trộn (m)

Dễ dàng nhận thấy công thức Kerov quá rườm rà, phức tạp, rất khó ứng dụng Mặt khác giả thiết cơ bản của Kerov ứng với giai đoạn trộn ướt là khó thuyết phục, không đại diện cho công suất tối đa Bản thân I.P Kerov cũng nhận thấy việc ứng dụng công thức trên là khó khả thi nên ông đã đề nghị sử dụng một công thức thực nghiệm đơn giản hơn rất nhiều

- Công thức thực nghiệm của I.P Kerov:

Sau khi đo đạc thực tế các buồng trộn trên các trạm trộn do Liên Xô sản xuất trước

1950, Kerov nhận thấy có thể xác định công suất của chúng dựa trên công thức thực nghiệm như sau: