Tính toán thiết kế và xây dựng phương án chế tạo máy rải xi măng tự động phục vụ công tác thi công tái chế nguội mặt đường đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên

Ở Việt Nam trong những năm qua công nghệ này đã và đang được áp dụng rộng rãi để tái chế các tuyến đường xuống cấp như: Quốc lộ 1A, Quốc Lộ 5 ở Hải Phòng, Thừa Thiên Huế, Long An …đã man

LỜI MỞ ĐẦU

Tham gia NCKH là một cơ hội để sinh viên được vận dụng kiến thức vào việc giải quyết những vấn đề thực tế, qua đó nâng cao thêm trình độ, biết cách tiếp cận để giải quyết một công việc khoa học

Với nhận thức đó, nhom sinh viên chuyên ngành Cơ Giới Hóa xây dựng k52 gồm:

- Nguyễn Trọng Cường

- Phan Long Hậu

- Hồ Văn Thương

- Phan Thanh Hùng

Đã tham gia vào đề tài NCKH: “ Tính toán, thiêt kế và xây dựng phương án

chế tạo máy rải xi măng tự động phục vụ công tác thi công tái chế nguội mặt đường”

Đề tài được hoàn thành nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của ThS.Nguyễn Văn Dũng cùng sự nỗ lực của nhóm nghiên cứu

Kết quả của đề tài gồm những nội dung sau:

- Nói được tính cấp thiết của đề tài

- Nêu rõ được tổng quan máy rải xi măng

- Tính toán thiết kế các bộ phận công tác của máy

- Xây dựng phương án chế tạo máy rải xi măng

- Lập dự toán giá thành sản phẩm sau khi chế tạo

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cào bóc, tái chế mặt đường hay còn gọi là tái chế nguội áo đường theo toàn chiều sâu là công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay trên thế giới Theo các chuyên gia, công nghệ này có rất nhiều lợi ích vượt trội so với các công nghệ thông thường, như có thể tạo nền đường ổn định cải thiện chống nứt nhiệt, kháng ẩm, lớp áo nhựa đường tốt hơn và có tuổi thọ nền đường cao hơn rất nhiều công nghệ thông thường

Về lợi ích kinh tế, công nghệ cào bóc, tái chế mặt đường có lợi thế ưu việt hơn hẳn do linh hoạt về kinh tế vì một phần của giai đoạn xây dựng có thể sử dụng như một nền móng cho việc cải thiện kết cấu trong tương lai và tái tạo vật liệu hiện có giúp giảm chi phí vật liệu từ 30 – 40 %

Ở Việt Nam trong những năm qua công nghệ này đã và đang được áp dụng rộng rãi để tái chế các tuyến đường xuống cấp như: Quốc lộ 1A, Quốc Lộ 5 ở Hải Phòng, Thừa Thiên Huế, Long An …đã mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật rõ rệt, tuy nhiên chi phí đầu tư thiết bị ban đầu là rất lớn bao gồm máy rãi xi măng, xe téc bitum, xe téc nước, máy tái chế, do vậy việc nghiên cứu thiết kế chế tạo trong nước các thiết bị phù hợp với trình độ công nghệ chế tạo của Việt Nam điều rất cần thiết góp phần giảm giá thành đầu tư thiết bị, chủ động công nghệ từ đó có thể cải tạo thiết bị phù với điều kiện thi công của Việt Nam

Máy rãi xi măng Streu marter SW 16 MC được công ty Vietserve nhập từ CHLB Đức với giá 3 tỷ đồng, qua nghiên cứu thông số kỹ thuật của máy cho thấy thiết bị này hoàn toàn có thể chế tạo trong nước với giá thành thấp Xuất phát từ

yêu cầu trên đề tài “Tính toán thiết kế và xây dựng phương án chế tạo máy rải xi

măng tự động phục vụ công tác thi công tái chế nguội mặt đường” để xây dựng

hệ thống bản vẽ chế tạo, đi đến chế tạo toàn bộ thiết bị trong nước là điều rất cần

thiết và có tính thực tiễn sâu sắc

2 Mục đích chung của đề tài

2.1 Mục đích phần lý thuyết

- Tìm hiểu về máy rải xi măng khô, ưu nhược điểm của chúng và việc ứng dụng loại máy này ở Việt Nam, để khi thiết kế, có thể thay đổi, tính toán thiết kế làm sao cho phù hợp với địa hình và yêu cầu công việc ở Việt Nam

- Tính toán, thiết kế máy rải xi măng khô có dung tích thùng

2.2 Mục đích chung của đề tài:

- Từ các kết quả tính toán về các lực tác dụng lên thùng chứa, công suất yêu cầu của van quay, băng tải và các chi tiết khác, chúng ta thực hiện thiết kế các chi tiết đó, để thực hiện chết tạo máy rải xi măng khô có giá thành rẻ và đảm bảo yêu cầu chất lượng của máy

- Từ kết quả nghiên cứu, tính toán, thiết kế tổng thể máy rải xi măng khô, tiếp tục hoàn thiện và xây dựng thiết kế hoàn chỉnh hơn, để áp dụng vào việc chế tạo máy, phục vụ nhu cầu xây dựng tốt hơn

- Từ nhu cầu sản xuất thực tế, nghiên cứu tính toán, thiết kế máy rải xi măng khô phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Máy thiết kế phải đảm bảo chất lượng, yêu cầu kỹ thuật, phù hợp với công việc, địa hình ở Việt Nam

 Chi phí sản xuất, thiết kế, lắp đặt là thấp nhất, đảm bảo yêu cầu về kinh

tế

 Đáp ứng yêu cầu chất lượng máy

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SINH MẶT

ĐƯỜNG NGUỘI VÀ MÁY RẢI XI MĂNG KHÔ

1.1 Tổng quan về công nghệ tái sinh mặt đường nguội

1.1.1 Công nghệ cào bóc và tái sinh nguội bằng xi măng và butimen bọt

Là công nghệ cào bóc toàn bộ lớp bề mặt bê tông nhựa hoặc toàn bộ lớp áo đường cấp thấp B1 cũ và một phần lớp móng cấp phối đá dăm (hoặc cấp phối thiên nhiên) sẽ được cào lê và trộn lại với bitum bọt, xi măng và nước Quá trình thi công thực hiện bởi một hệ thống máy chuyên dụng đồng bộ (máy rải

xi măng, máy cào bóc tái sinh có bộ phận tạo bitum bọt, rải xi măng, xe bồn chưa bitum, xe bơm tưới nước, máy san và các loại lu) trong đó máy rải xi

măng khô và máy cào bóc tái sinh có bộ phận tạo bitum bọt là máy chủ đạo

1.1.2 Tái sinh nguội tái chỗ bằng butimen bọt

Butimen bọt được sử dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới như một phương pháp xử lý mặt đường có hiệu quả kinh tế cao Việc sử dụng butimen bọt cho phép butimen có độ thẩm thấu trung bình có thể được trộn với vật liệu nguội trực tiếp mà không phải hâm nóng vật liệu lên Việc này sẽ tiết kiệm thời gian

và chi phí

Quá trình này bao gồm việc đưa vào một tỷ lệ chính xác nước nguội vào butimen nóng, tạo ra bọt butimen làm tăng thể tích butimen và năng lượng bề mặt, cho phép butimen trộn đều với vật liệu tái sinh

Quá trình tạo bọt được thực hiện trong một khoang thiết kế đặc biệt Để đảm bảo cho nước được phun sương hoàn toàn, một lượng khí được phun vào, làm tăng đặc tính của butimen bọt

1.1.3 Quy trình tái sinh nguội tại chỗ dùng butimen bọt

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống làm việc của quá trình tái sinh nguội

1: Công tác rải xi măng khô; 2: Máy tái sinh chuyên dụng và đầm lèn

1.1.4 Yêu cầu thiết bị thi công trong dây chuyền công nghệ tái sinh nguội

- Máy rải xi măng khô chuyên dụng;

- Xe chở và cấp bitum nóng chuyên dụng;

- Máy cào bóc tái sinh chuyên dụng;

- Máy san tự hành;

Các loại máy lu: lu chân cừu, lu bánh lốp, lu bánh thép; Sau đây là một số hình ảnh đoạn thi công thí điểm Quốc lộ 1A, Quận 12, TPh Hồ Chí Minh bằng công nghệ tái sinh nguội tại chỗ - trước, trong và sau khi thi công :

Hình 1.2 Mặt đường bị hư hỏng trước khi thi công Hình 1.3 Rải 1% xi măng bằng máy

Hình 1.4 Cào bóc mặt đường Hình 1.5 Lu rung chân cừu 20 tấn

Hình 1.6 San phẳng bằng máy san Hình 1.7 Lu chặt bằng lu bánh cứng

Hình 1.8 Lu hoàn thiện bằng lu bánh lốp Hình 1.9 Mặt đường sau khi cào bóc tái sinh

Hình 1.10 Mặt đường sau khi rải thảm bê tông nhựa và hoàn thiện

Trong đó, công tác rải xi măng khô ban đầu cũng góp phần quan trọng trong quá trình thi công tái sinh mặt đường

1.2 Tổng quan về máy rải xi măng khô

Là loại xe bồn chứa xi măng rời được trang bị thêm thiết bị rải, có khả năng định lượng được xi măng để rải thành lớp mỏng, với sai số cho phép 5% so với định lượng yêu cầu thiết kế trên một đơn vị diện tích của mặt đường cũ

1.2.1 Tình hình sử dụng máy rải xi măng khô hiện nay

Các thiết bị hiện đại chuyên dùng thi công đường bê tông xi măng đã phát triển trên thế giới, song tại Việt Nam còn khá nhiều dự án đường bê tông được thi công bằng phương pháp thủ công, bán cơ giới thô sơ nên chất lượng công trình không đảm bảo, tiến độ chậm

Việc sử dụng máy rải xi măng khô cùng với máy cào bóc mặt đường trong dây chuyền công nghệ tái sinh mặt đường góp phần làm tăng tiến độ làm việc cũng như chất lượng mặt đường sau tái sinh

1.2.2 Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy rải xi

măng khô

a) Công dụng của máy rải xi măng

Máy rải xi măng khô được ứng dụng trong công việc việc tái sinh nguội mặt đường hoặc trong các công trình thi công làm đương, nền bằng cách kết hợp với các máy cào bóc, máy san, máy lu tạo thành một dây chuyền công nghệ, tăng khả năng tiến độ làm việc, giảm nhân công, tăng cao chất lượng làm việc

b) Phân loại máy rải xi măng

Máy rải xi măng khô được phân loại theo nhiều cách khác nhau:

- Phân loại theo khả năng di chuyển: máy rải xi măng tự hành và không tự

hành

 Máy rải xi măng khô tự hành là: loại máy có thùng chứa xi măng được thiết kế và đặt cố định trên một xe tải Thường là xe có tải trọng lớn, từ

12 tấn, 16 tấn hoặc 19 tấn

Hình 1.11 Máy rải xi măng tự hành

 Máy rải xi măng khô không tự hành là: loại máy có thùng chứa được thiết

kế cùng với khung đỡ riêng, trên khung có lắp bánh di chuyển, phía đầu khung được thiết kế một bộ truyền động riêng, và một khớp cầu, khi máy làm việc Đầu khung sẽ được nối với một xe đầu kéo riêng và di chuyển

Hình 1.14 Máy rải xi măng dung tích Hình 1.15 Máy rải xi măng có dung tích

thùng lớn c) Một số thông số của các xe rải xi măng khô:

o Loại máy series MA

Hình 1.16 Thông số kích thước của loại máy SW 12 MA dung tích thùng ;

Hình 1.17 Thông số kích thước của loại máy SW 16 MA dung tích thùng ;

Loại Loại máy rải SW 12

MA

Loại máy rải SW 16

MA

Dung tích thùng chứa xi măng khô

Kích thước của cửa xả, cửa nạp xi măng 8 – 10 cm 8 – 10 cm Chiều rộng của băng gạt ngang 950 mm 950 mm

Chiều cao mở của cửa trượt 350 mm 350 mm

Chiều rộng vệt rải lớn nhất 2.500 mm 2.500 mm Chiều dài vệt rải khi xe chạy tốc độ 2km/h 2-35 l/ 2-35 l/

Lưu lượng dầu thủy lực 50 lít/phút x 230thanh 50 lít/phút x 230 thanh Dung tích thùng chứa dầu thủy lực 100 lít 100 lít

Trọng lượng xe không tải 4.000 kg 4.500 kg

Mô men xoắn tối đa của van quay thủy lực 200 Nm 200 Nm

Hệ thống điện - tiêu chuẩn 24 V /> 10 A 24 V /> 10 A Điện hệ thống - tùy chọn 12 V /> 20 A 12 V /> 20 A

o Loại máy series MC

Hình 1.18 Thông số kích thước loại máy SW 12 MC dung tích thùng

Hình 1.19 Thông số kích thước loại xe SW 16 MC dung tích thùng

d) Các thông số làm việc của xe

MC

Loại máy rải SW 12

MC

Khả năng chứa của thùng

Kích thước của điền ống xả/ ống nạp 8 – 10 cm 8 – 10 cm

Chiều rộng của băng tải 950 mm 950 mm

Chiều cao mở của cửa trượt 350 mm 350 mm

Chiều rộng vệt rải lớn nhất 2.460/3 x 820 mm 2.460/3 x 820 mm Chiều dài vết rải lớn nhất ở vận tốc 2km/h 3 - 42 l/m2 3-42 l/m2

Lưu lượng dầu thủy lực 75 lít / phút x 300 thanh 75 lít / phút x 300 thanh Dung tích thùng chứa dầu thủy lực 100 lít 100 lít

Trọng lượng xe không tải 4.000 kg 4.500 kg

Mô men xoắn tối đa của van quay thủy lực 400 Nm 400 Nm

Hệ thống điện - tiêu chuẩn 24 V > 20 A 24 V > 20 A Điện hệ thống - tùy chọn 20 A 20 A

- Đặc điểm: Loạt máy MC là loại máy rải thiết kế theo kiểu tự hành, khung

chứa xi măng có hể được đặt trên nhiều phương tiện khác nhau, như các xe

tải có tải trọng lớn, hoặc các loại xe phù hợp khác

- Đặc điểm: Loạt máy MA thường là loại máy không tự hành, là loại máy có

động cơ rải và thùng xe được thiết kế và đặt trên một khung xe riêng biệt,

khi sử dụng, hoặc cần di chuyển, khung xe và thùng sẽ được kéo đi bởi một

xe đầu kéo khác nhờ khớp nối cầu giữa đầu khung xe và xe đầu kéo

e) Cấu tạo của máy rải xi măng khô

Cấu tạo của xe máy rải xi măng khô được chia làm 3 phần chính là phần

khung đỡ chính, thùng chứa và cơ cấu rải Với xe tự hành, khung đỡ chính là

khung của xe tải, thùng xe được đặt cố định trên khung xe nhờ các bu lông

Cấu tạo của khung xe cũng giống như các xe tải thông thường khác bao gồm

cabin, bánh xe trước, bánh xe sau Thùng chứa xi măng có nhiều bộ phần khác

nhau như ống bơm xi măng, ống xả khí, thanh gạt, thanh lắc, băng gạt,

xích…Cơ cấu rải là một bộ phận quan trọng, bao gồm 2 băng vít xoắn để rải

đều xi măng, và cơ cấu van quay để rải xi măng xuống đất Đối với xe không

tự hành, thùng xe và khung đỡ thùng được thiết kế riêng, và có thể nối với một

xe đầu kéo chuyên dùng để di chuyển và làm việc

Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của xe rải xi măng 1.bánh xe trước; 2 Bánh xe sau; 3 Thùng nhiên liệu; 4.ống xả khí; 5 Van

quay;6 Thùng chứa xi măng; 7 Nắp thùng; 8 Cơ cấu dẫn động xích;

9 Cabin; 10 động cơ thủy lực dẫn động van quay

6

5100 750

4300 7900

2400

2460 1

3

6 7

8 9

10 2

Hình 1.26 Thanh lắc trong thùng chứa Hình 1.27 Vít xoắn rải xi măng f) Nguyên lí làm việc của máy rải xi măng khô

Xi măng được bơm vào bên trong thùng chứa của máy rải thông qua van

nạp xi măng bằng máy bơm khí nén, trên thùng chứa có 2 cửa thoát khí, một ống

xả khí lắp ở bên thùng, một cửa ở mặt trên của thùng Có tác dụng khi máy bơm

khí nén bơm xi măng khô vào trong thùng, không khí sẽ theo 2 cửa xả khí thoát ra

ngoài, để ngăn cho xi măng không bị thất thoát khi xả khí, trên cửa xả có lắp đặt

cơ cấu lọc xi măng, để giữ lại xi măng Để rải xi măng, ở bên trong thùng, có một

băng tải hoạt động nhờ hệ thống dẫn động bằng thủy lực Băng tải vận chuyển xi

măng chảy đến cuối thùng và được gạt xuống nhờ thanh gạt được gắn trên cơ cấu

xích kéo Để định lượng xi măng được gạt xuống, ở cuối thùng, người ta lắp đặt

một cửa chắn được nâng hạ bằng xi lanh thủy lực, lượng xi măng được thanh gạt

gạt xuống định lượng bằng khe hở của cửa chắn với đáy thùng Sau khi xi măng

được gạt xuống nhờ thanh gạt, nhờ 2 băng xoắn hoạt động bằng động cơ dẫn

động thủy lực hoạt động ngược chiều, rải đều ra 2 bên và rơi xuống van quay (8

cánh hoặc 16 cánh) Xi măng được rải xuống mặt đường khi van quay quay, để

tránh việc xi măng khô sau khi rải xuống mặt đường tạo bụi, dưới van quay được

gắn các tấm cao su bọc xung quanh Để chống xi măng bám xung quanh thành

thùng, ở trong thùng được gắn 1 thanh lắc, kết nối với thành thùng nhờ dây xích,

khi xe di chuyển, tạo ra rung động, thanh lắc sẽ rung động va vào thành thùng và

làm cho xi măng rơi xuống, đồng thời cũng chống sự tạo vón cục xi măng khi

được bơm vào nhiều tốc độ rải xi măng của xe tỉ lệ với tốc độ của xe nhờ được

gắn cảm biến tốc độ Khi xe di chuyển nhanh thì lượng xi măng rải xuống nhanh

và ngược lại Trong thùng xe, được treo một thanh lắc có tác dụng giảm áp lực

của xi măng lên băng gạt, chống kẹt băng gạt khi bơm xi măng vào trong thùng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THÙNG CHỨA XI

MĂNG

2.1 Giới thiệu về thùng chứa:

- Thùng chứa xi măng là một dạng boong ke, dùng để chứa và bảo quản xi măng trong một thời gian ngắn

- Thùng chứa giúp dự trữ lượng xi măng cần thiết để máy rải liên tục và không bị gián đoạn trong quá trình làm việc

- Tùy thuộc vào điều kiện và khối lượng công việc mà dung tích thùng chứa

có thể khác nhau: 3 m3

, 12 m3, 16 m3, 19 m3

2.2 Cách chế tạo thùng chứa xi măng:

- Thùng chứa được chế tạo bằng cách hàn các tấm thép lại với nhau, ở đây người ta thường dùng thép tấm loại CT3 để giảm giá thành của máy.Ở đây người

ta dùng phương pháp hàn đoạn để tránh gây cong vênh cho các tấm thép hàn có dạng bản mỏng

- Tùy vào dung tích thùng mà các tấm thép hàn có hình dạng và kích thước khác nhau Đối với loại thùng có dung tích 16 m3

thì người ta hàn 6 tấm thép lại với nhau với chiều dài mỗi tầm là 850 mm

Hình-2.1 Mối hàn 2 tấm thép

- Sau khi hàn xong người ta có thể dùng các biện pháp khử ứng suất dư như: phun cát, phun bi… để tăng cơ tính chịu lực của thùng

2.3 Cách lắp dựng và liên kết giữa thùng với khung máy:

2.3.1 Cách lắp dựng thùng lên khung máy:

- Thùng sau khi hàn xong và được khử ứng suất dư sinh ra do hàn thì ta tiến hành lắp dựng thùng lên khung máy

850

- Để lắp dựng người ta dùng cần cẩu và nâng thùng lên sau đó đặt lên khung máy rồi hiệu chỉnh sao cho trùng với các mối liên kết giữa thùng và khung máy

- Nếu dùng cần cẩu chuyên dụng cho lắp dựng để thực hiện công đoạn này thì càng tốt

2.3.2 Cách liên kết thùng với khung máy:

- Ở đây người ta dùng liên kết bu-lông để liên kết thùng với khung máy

- Từ khung máy người ta hàn lên 2 khối thép, sau đó bắt thanh ngang nối 2 khối thép này bằng 4 bu-lông với 2 bu-lông mỗi bên Sau đó từ thành bên ngoài thùng người ta hàn thêm khung thép và nối với thanh ngang bằng 4 bu-lông

Hình-2.2 Liên kết giữa thùng và khung máy

- Để tăng thêm tính ổn định của thùng với khung máy người ta dùng 4 vị trí liên kết bằng bu-lông, mỗi bên 2 vị trí

2.4 Tính toán thùng chứa:

2.4.1 Dung tích thật sự của thùng:

- Thùng chứa có 2 phần: một phần chứa xi măng có chiều dài 4,5 m và phần còn lại chứa bộ công tác dài 0,6 m Vì vậy khi tính dung tích của thùng ta tính với chiều dài của thùng là 4,5 m

- Tham khảo các số liệu ngoài thực tế ta có sơ đồ kích thước mặt cắt ngang của thùng loại 16 m3

Hình-2.3 Sơ đồ kích thước mặt cắt ngang của thùng

- Vì thùng có thiết kế ban đầu là chứa được 16 m3 xi măng nên dung tích thật của thùng phải lớn hơn con số này để có phần không gian cho quá trình thoát khí khi ta bơm xi măng vào thùng bằng khí nén

- Dung tích của thùng:

V = V1 + V2 + V3 (2.1)

Trong đó: V1 là thể tích do vách nghiêng và chiều dài thùng tạo nên

V2 là thể tích do vách thẳng và chiều dài thùng tạo thành

V3 là thể tích do việc dập tấm nắp đậy trên thùng

Ta có: V1 = S1.L = 0,5.(1 + 2,4).0,9.4,5 = 6,9 m3 (2.2)

Với S1 là diện tích hình thang do vách nghiêng của thùng

L là chiều dài của thùng phần tính dung tích

V2 = S2.L = 2,4.0,93.4,5 = 10,5 m3 (2.3)

Với S2 là diện tích hình chữ nhật do vách thẳng đứng của thùng

V3 = S3.l = 0,5.(2,4 + 1,04).0,2.4,5 = 1,6 m3 (2.4)

Với S3 là diện tích hình thang do dập tấm đậy trên thung

Vậy ta có dung tích thật của thùng là:

2.4.2 Tính toán bề dày thành thùng:

- Ta áp dụng lý thuyết tính vỏ mỏng Do chiều dày của vỏ là khá nhỏ so với chiều rộng của thùng, độ cong của kinh tuyến không có sự thay đổi đột ngột và vỏ không chịu tác dụng của lực tập trung trên mặt phẳng kinh tuyến thì ứng suất pháp do uốn gây ra là không đáng kể nên có thế sử dụng lý thuyết không mô men

- Theo thuyết này ta có phương trình Laplaxơ:

v

v k

k

r r

k, v là ứng suất kinh tuyến và ứng suất vòng

rk, rv là bán kính cong của kinh tuyến và bán kính cong của cung tròn vuông góc với kinh tuyến ở phần tử đang xét

Hình-2.6

Kinh tuyến hình hộp chữ nhật là đường thẳng nên rk = ∞ Phương trình (1) cho ta: σv = 

R p.

2

.

L B

L B p



 (2.9)

Với áp suất: p = γx.z ( γx là trọng lượng riêng của xi măng )

Tại mặt cắt trên đỉnh vách thẳng đứng ( z = h = h1 + h2 ) thì σk và σv đạt giá trị lớn nhất

σv = 

x.(h1 h2).R

σk =

) (

L B h h

93,09,0.(

σv = 

618,3

N/cm2

σk =

)5,44,2.(

.2

2,1)

93,09,0.(

σk = 

36,2

N/cm2

Xét vách nghiêng ( 0 ≤ z ≤ h 1 )

Hình-2.7

Kinh tuyến là đường thẳng nên rk = ∞, còn rv là một hàm của độ cao z

Xét mặt cắt m-n cách phần đáy của thùng một đoạn là z Theo hình vẽ ta có:

cos

ztg p

p ztg

.(

2

cos

.)

.(

2

L tg z L tga z p

tg z p L

tg z

Với p = γx.z ( γx là trọng lượng riêng của xi măng )

Tại mặt cắt trên cùng ( z = h2 ) thì σk, σv đạt giá trị lớn nhất

p

v   (2.14)

cos.2

cos) (

2

L R

L R p L

tga h

L tg h p

h r

R h

R h

)(

h r

2

2

)(

.)

.(

2

h r

R h

L R

L R h

)(

.).(

2

h r

R L

R

L R

2 2

/81,0/

810

9,0)5,02,1(.2)

5,42,1.(

5,4.2,1.1500

cm N m

2 2

/052,2/

2052

9,0)5,02,1(.2,1.1500

cm N m

*) Kiểm tra độ bền của thùng

- Sử dụng phần mềm Sap 2000 V15 để tính kết thung như sau:đơn vị Kgf,m,c Xây dựng mô hình vỏ thùng:

- Gán vật liệu là thép CT 3 và tiết diện cho vỏ thùng:

- Áp lực xi măng tác dụng lên thành bên: P = γx .h2 = 1500.0.9 = 1350 kg/m2 Gán tải trọng lên thành bên là 1350 Kg/m2

Kết quả chuyển vị của võ thùng và biểu đồ mô mem:

Từ kết quả trên cho thấy biến dạng của vỏ thùng nằm trong giới hạn cho phép

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ,THIẾT KẾ BĂNG GẠT 3.1 Giới thiệu băng gạt

3.1.1 Phạm vi sử dụng:

- Băng gạt thường được cấu tạo từ máy hở cố định Dọc theo máng là chuyển động của bộ phận kéo ( các tấm gạt được gắn chặt trên bộ phận kéo ), vật liệu vận chuyển được đẩy và kéo trên máng

- Các loại băng gạt được dùng để vận chuyển vật liệu rời, vật liệu đơn chiếc khối lớn ( củi gỗ, gỗ tròn…) và không dùng băng gạt để vận chuyển các loại vật liệu dòn, dính ẩm, các vật liệu đông cứng và liên kết

3.1.2 Ưu điểm của băng gạt:

- Kết cấu đơn giản

- Có thể nạp và dỡ vật liệu ở mọi vị trí

- Có thể phân phối vật liệu vận chuyển theo các phần khác nhau

- Có khả năng vận chuyển vật liệu theo các nhánh trên và nhánh dưới theo hướng ngược nhau

3.1.3 Nhược điểm của băng gạt:

- Các tấm gạt, bộ phận kéo, máng bị mài mòn lớn

- Làm nát vụn và biến dạng vật liệu vận chuyển

- Năng lượng tiêu tốn lớn do ma sát giữa vật liệu theo máng và tấm gạt

Một số hình ảnh về băng gạt:

Hình-3.1 Hệ thống các thanh gạt

Hình-3.2 Xích kéo và đĩa xích kéo các thanh gạt

3.2 Tính toán băng gạt:

3.2.1 Tính toán sơ bộ:

- Năng suất làm việc: Q = 60T/h

- Chiều dài làm việc theo phương ngang của băng gạt: Lng = 4,7m

- Băng gạt vận chuyển vật liệu xi măng khô

Q là năng suất của băng gạt, Q = 60T/h

K là hệ số giữa chiều rộng và chiều cao, k = 4

3 =

6 , 0 6 , 3

4 , 5 = 6,75(kG/m)

Trọng lượng băng trên 1 m của nhánh không tải:

Qb = Qvl + Qx + Qtg = 27,7 + 32 + 6,75 = 66,45(kG/m) (3.3)

Bố trí trạm dẫn động ở phía sau thùng xe

Lực cản trên doạn của nhánh không tải:

Áp lực xi măng đè lên băng gạt: 6 tấn = 6000kG

Với Wvl = 0,84, lực cản của vật liệu với móng thép

Suy ra: Wct = ( 27,7.0,84 + 66,45.0,25).4,7 = 187,5(kG)

Lực kéo căng cuối cùng của nhánh không tải:

Smax = S2 + Wct = 187,5 + 134,24 = 321,74(kG) (3.9)

Hình-3.5 Biểu đồ biểu diễn lực căng băng

3.4 Tính tải trọng động:

Tải trọng động ở xích:

Sđ = 3

81.9

)

(Q vl Q b L

.amax (3.10) Trong đó:

amax = 2.π2

t z

t = 80mm, bước xích

Suy ra amax = 0,76(m2/s)

Vậy Sđ = 3

81,9

7,4)

45,667,27

= 36,4 (kW) (3.16) Công suất cần thiết để truyền động băng gạt:

25,1.4,36

= 53(kW) (3.17) Trong đó: k = 1,25 là hệ số dự trữ

Chọn số răng của đĩa xích là 6

Đường kính cơ sở của đĩa xích theo v:

=

6

180 sin

08 , 0

= 0,16(m) (3.19)

Số vòng quay của đĩa xích dấn động:

N =

t z

v

.60

= 08,0.6

6,0.60 = 75(v/p) (3.20)

= 35,75kG.m (3.22)

Trong đó:

- Nđm: công suất định mức của động cơ

- n: số vòng quay của dộng cơ

- Mô men truyền qua khớp:

Mx = k1.k2.Mđm = 1,2.1,3.35,75 = 55,77kG.m (3.23)

Trong đó:

- k1: hệ số tính đến mức độ quan trọng của két cấu k1 = 1,2

- k2: hệ số tính đến độ làm việc của khớp nối k2 = 1,3

Căn cứ vào mô men truyền và đường kính của trục động cơ, trục vít nên ta chon loại khớp nối trục vòng đàn hồi Đây là loại khớp có thể lắp và làm việc khi

2 trục không có độ đồng tâm tuyệt đối, ngoài ra khớp này có thể giảm chấn động

và va đập khi mở máy

Hình-3.6 Cấu tạo khớp nối đàn hồi

Bảng 3.1 Các thông số của khớp nối:

T d D dm L l d1 Do Z nmax B l1 D3 l2

700 60 190 140 200 110 25 130 6 3800 5 30 28 32

3.11 Tính chọn thiết bị căn băng:

- Lực ở thiết bị căn băng:

Sc = Svc + Src = S1 + S2 = 128 + 134,24 = 262,24(kG) (3.24)

- Chọn thiết bị căn băng bằng vít kí hiệu 8063-80-05 có lực kéo lớn nhất

Scmax = 315 kG

L l

S 

=

2

74,321

50

= 186(kG) (3.25) Chọn trục truyền động làm bằng théo C45 có các thông số sau:

σch = 430 N/mm2, σb = 610 N/mm2, σ-1 = 250 N/mm2

Ứng suất uốn cho phép:

[σ] =

k n

250 = 84 (N/mm2) (3.26) Với [n] = n1.n2.n3 = 1,3.1,1.1,3 = 1,86

=

75

53 10 55 ,

= 67480 (N.mm) (3.28) Suy ra Mtđ = M x2.0,75M a2 (3.29)

= 2 2

37200 75

, 0

67480  = 584397 (N.mm)

Đường kính trục truyền động:

D ≥ 3

].[

1,

0 tđ

M

= 3

84.1,0

1



=

74 , 29 1 78 , 0

63 , 1

5 , 274

Trong đó: ε = 0,78: hệ số kích thước

β = 1; hệ số bền

kσ = 1,63; hệ số tập trung ứng suất trên rãnh then

Ta thấy nσ ˃ [n] nên độ an toàn được đảm bảo

Trong đó: Kv = 1; khi vòng trong của ổ bi quay

Kn = 1; khi nhiệt độ làm việc dưới 1000 0C