ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY TRỘN BÊ TÔNG TỰ DO KIỂU LẬT ĐỔ

BÀI THAM KHẢO DÀNH CHO SINH VIÊN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MÁY TRỘN BÊ TÔNG TỰ DO KIỂU

LẬT ĐỔ1.1 Cộng dụng và phân loại chung về máy trộn bê tông

- Công dụng:

Máy trộn bêtông dùng để trộn đều các thành phần vật liệu: cát, đá, ximăng, chất phụ gia

và nước để tạo nên hỗn hợp bêtông Trộn bê tông bằng máy đảm bảo được chất lượng bê tông, cho năng suất cao và tiết kiệm xi măng

- Máy trộn dỡ liệu bằng cách nghiêng thùng

- Máy trộn dỡ liệu bằng cách quay ngược thùng so với chiếu quay khi trộn

- Máy trộn dỡ liệu bằng cách mở đáy thùng Phương pháp này chỉ được thiết kế cho máy trộn cưỡng bức

Dựa vào tính liên tục, chia 2 loại: máy trộn chu kỳ và máy trộn liên tục Dựa vào tính

cơ động, chia 2 loại: máy trộn cố định và máy trộn độc lập Máy trộn cố định được lắp trong các dây chuyền sản xuất bêtông và tại các xưởng đúc các cấu kiện bêtông Máy trộnđộc lập thường được sử dụng tại các công trường xây dựng

1.2 Giới thiệu máy trộn bê tông tự do kiểu lật đổ

- các phương án thiết kế máy trộn bê tông tự do kiểu lật đổ

- Phương án 1 : Máy trộn đổ bê tông kiểu rơi tự do không có gầu tiếp liệu, đổ bằng

cách lật úp thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dạng quả táo

+ Nguyên lý hoạt động :

Để trộn vật liệu thì thùng trộn để nghiêng một góc 45o so với phương nằm

ngang.Động cơ điện (6) quay, truyền chuyển động qua bộ truyền đai và hộp giảm tốc làmbánh răng nón (9) quay, kéo theo vành răng gắn vào thùng trộn (10) quay, làm cho vật liệu ở trong thùng trộn được nhào trộn

Khi xả hỗn hợp bê tông ra khỏi thùng trộn thì trước hết đạp bàn đạp (8) để kéo thanh gài ra khỏi đĩa định vị, rồi quay vô lăng (3), nhờ chuyển động của cặp bánh răng ăn khớp trong, giá lật (11) quay, làm thùng trộn úp xuống để đổ vật liệu đã trộn ra ngoài Khi đổ thì thùng trộn quay một góc 135o so với phương thẳng đứng

+ Ưu điểm :

Loại này có cấu tạo đơn giản, tiêu hao năng lượng ít, được dùng nhiều nhưng chất lượng bê tông chưa thật tốt thường dùng để trộn bê tông nặng, bê tông cốt liệu lớn, di

chuyển dễ dàng, không đòi hỏi người sử dụng có trình độ cao, chế tạo gọn nhẹ, vật liệu chế tạo không cao, sử dụng rộng rãi.

+ Nhược điểm :

Đòi hỏi người công nhân phải đổ vật liệu trực tiếp vào thùng trộn, với kết cấu miệng thùng trộn cao nên người công nhân phải mất nhiều công sức và thời gian để đổ hết vật liệu vào thùng trộn, cung cấp vật liệu bê tông xây dựng nhà cao tầng năng suất thấp, đòi hỏi phải liên tục, tuổi bền sử dụng không cao, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn dung tích nhỏ

- Phương án 2 : Máy trộn bê tông kiểu rơi tự do, có gầu tiếp liệu, đổ bằng cách lật úp

thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dang quả táo

Hình 1.2 : Máy trộn dơi tự do làm việc theo chu kì kiểu lật đổ

a) Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông có thùng trộn dạng quả táo

b) Sơ đồ truyền động của máy trộn bêtông có thùng trộn dạng quả táo.1- Giá máy; 2- Thùng trộn; 3- Gầu tiếp liệu; 4- Thùng đong nước; 5- Li hợp; 6- Động cơ điện; 7- Phanh; 8- Cáp kéo gầu ; 9- Giá lật; 10- Xích ; 11- Tăng xích;12- Vành răng; 13-

Hộp giảm tốc; 14- Bánh răng nón quay thùng trộn; 15- Trục dẫn động gầu nạp liệu; 16 - Giá dẫn; A- Đòn điều khiển kéo gầu; B- Vô lăng; C- Tay đòn giật nước; c) Hệ thống truyền động riêng :

đã trộn ra ngoài

+ Ưu điểm:

Loại này đổ bê tông ra rất nhanh và tương đối sạch, năng suất cao, không mất nhiều công sức lao động, vận chuyển vật liệu nhanh gọn, chu kỳ nhào trộn khép kín, thùng quayđều trong thời gian cung cấp, có khả năng trộn các vữa bê tông có kết cấu lớn hơn

+ Nhược điểm:

Chế tạo phức tạp, giá thành cao, đòi hỏi người công nhân sử dụng phải có trình độ, hao tốn điện năng, cồng kềnh trong sử dụng, nhưng động tác lật thùng tốn nhiều lực, nhất

là khi quay thùng ngược lại vị trí cũ, nên chỉ dùng cho các loại máy trộn dung tích nhỏ

- Phương án 3 : Máy trộn bê tông kiểu rơi tự do, có gầu tiếp liệu, đổ bằng cách lật úp

thùng để bê tông tự chảy ra, có thùng trộn dạng quả lê

+ Nguyên lý hoạt động :

Loại máy này thể hiện loại máy trộn có cốt liệu tới 120 mm Máy trộn có giá đỡ (5), thùng trộn (2) trong có lắp cánh trộn, động cơ điện (3), xi lanh khí ép nghiêng thùng (4)

và vành (1) Từ động cơ điện qua khớp nối (14) ( hình b) trục – bánh răng (15), các bánh răng (16), (17), (18) truyền mômen xoắn tới bánh răng (13) và tới vành răng (11) của thùng trộn Để nghiêng thùng đổ vật liệu và đưa thùng về vị trí ban đầu người ta dùng hệ thống khí nén gồm xi lanh (9), van phân phối (8), cái lọc khí bằng dầu (7), khóa (6) và bộphận đóng mở (19) Thùng trộn khi quay tì vào các con lăn đỡ Các con lăn này quay trong ổ (10) và (12)

+ Ưu điểm :

Loại này đổ bê tông ra rất nhanh và tương đối sạch, năng suất cao, không mất nhiều công sức lao động, vận chuyển vật liệu nhanh gọn, chu kỳ nhào trộn khép kín, thùng quayđều trong thời gian cung cấp, cung cấp vật liệu nhanh gọn thường sử dụng cho xây dựng nhà cao tầng, công trình xây dựng lớn, độ đồng đều của bê tông, mỹ quan và tiện nghi, cókhả năng trộn các vữa bê tông có kết cấu lớn hơn

Căn cứ vào tình hình thực tế theo đặc điểm kỹ thuật phù hợp với xây dựng nhà ở và

có sẵn trên thị trường, ta chọn phương án 1 với dung tích 400 lit ( có hình dạng quả táo: Máy trộn bê tông có thùng trộn dạng quả táo, không có gầu tiếp liệu, kết cấu thùng trộn đơn giản, cơ cấu truyền động đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng trong công việc nhào trộn bê tông và thao tác lật đổ bê tông phục vụ trong xây dựng nhà dân dụng, dễ chế tạo trong thiết kế máy, …

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THÙNG TRỘN, CHỌN ĐỘNG CƠ

ĐIỆN, TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC2.1 Tớnh kớch thước thựng trộn

Hỡnh 2.Sơ đồ thựng trộn Với thùng trộn hình nón cụt ta cótỷsố: L/D = 0 8  1

Với : L:là chiều dài thùng trộn D: đờng kính thùng trộn

Để cho quá trình tính toán đợc dễ dàng ta chia thùng trộn thành 2 phần (hv):

- Phầnhình trụ có thể tíchV1

- Phần hình nón cụt có thể là V2

thiết kế :

+ V2= 0.8 V1

+ Chiều cao của phần hình trụ bằng đờng sinh của nón cụt

Gọi: + chiều cao của nón cụt là h2

+ b¸n kÝnh nhá cña nãn côt lµ r+ b¸n kÝnh lín cña nãn côt lµ R ,suy ra R-r = a.

Ký hiệu : AO2-42- 4

Công suất : 5,5 (KW)

Số vòng quay : 1450 (vòng/ phút)Hiệu suất : 88 %

Hệ số quá tải : 0,8

Khối lượng : 88 (Kg)

2.3 phân phối tỉ số truyền và chọn phương án thiết kế cho hộp giảm tốc

Ở đây, số vòng quay của thùng trộn là nlv =30 vòng/phút, n dc =1450 vòng/phút

- Xác định tỷ số truyền ut của hệ thống dẫn động

i =

lv

dc n n

Trong đó: ndc Là số vòng quay của động cơ

nlv Là số vòng quay của trục băng tải

Chọn id = 3,2 theo tiêu chuẩn => ih= i : id = 48,33:3,2=15

- chọn hộp giảm tốc báng răng trụ 2 cấp với ih = 15

Mà ih = i1.i2 trong đó : i1 - tỉ số truyền tỉ số truyền cấp nhanh

i2 - tỉ số truyền bộ truyền cấp chậm

Để tạo điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu ta chọn: i1 =(1,2-1,3) i2

i1 = 4,3

i2 = 3,5

Tính lại id theo i1, i2 ta có:

id =i : ih =48,33:(4,3.3,5)=3,2

- Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.

Dựa vào Pct và sơ đồ hệ thống dẫn động, có thể tính được công suất, mômen và số vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền, trục và ổ

55 ,

55 ,

1

1 6

55 ,

55 ,

3

3 6







Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau :

BẢNG 1 : CÔNG SUẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa các trục xa nhau Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu Fo, nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi

Thiết kế truyền đai gồm các bước :

- Chọn loại đai, tiết diện đai

- Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

- Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và về tuổi thọ.

- Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

Theo hình dạng tiết diện đai, phân ra : đai dẹt (tiết diện chữ nhật), đai hình thang (đai hình chêm), đai nhiều chêm (đai hình lược) và đai răng

+ Thông số sử dụng cho thiết kế bộ truyền đai:

- Công suất động cơ điện : 5,5KW

- Số vòng quay của trục dẫn: n=1450(v/p)

- Tỉ số truyền i=3,2

- Bộ truyền làm việc 2 ca tải trọng ổn định

3.1 Chọn loại đai và tiết diện đai.

Ở đây ta chọn loại đai vải cao su vì đai vải cao su gồm nhiều lớp vải và cao su có độ bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm và thường được sử dụng rộng rãi

Giả thiết vận tốc đai v < 5(m/s), tra bảng 5-13 Trang 93 Sách TK CTM ta chọn loại đai có hình thang thường B:

Các thông số của đai thường loại B:

bt = 14 (mm), b = 17 (mm), h = 10,5 (mm), yo = 4,1 (mm) , F=138(mm2)

3.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

3.2.1 Xác định đường kính bánh đai

- Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo bảng 5-14 trang 93 D1 = 200 [mm]

- Kiểm nghiệm vận tốc bánh đai theo điều kiện

30 3510

.6

4 1 1

17 15 10

6

1450 200 14 , 3

1

2

1 1

D

D n

3.2.2 Chọn sơ bộ khoảng cách trục ( Asb).

Khoảng cách trục Asb được chọn theo điều kiện

0,55.( D 1 + D 2 ) + h ≤ Asb ≤ 2.( D 1 + D 2 )0,55.( 200+ 630 ) + 10,5 ≤ Asb ≤ 2 ( 200 + 630 )

467 ≤ Asb ≤ 1660

Chọn Asb = D 2 = 630 = 630 [mm]

3.2.3 Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A

- Tính chiều dài đai sơ bộ

Asb

D D D D Asb

L sb

.4

.2

2

2 1 2 2 1

200 630 630

200 2

14 , 3 630 2

60

. 1 1

V

72 , 5 2650

60

1450 200 14 , 3





- Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L

L A

Amin   0 , 015

8

82

2L D1 D2 L D1 D2 2 D2 D1 2

17 , 637 8

200 630 8 630 200 14 , 3 2650 2 630 200 14 , 3 2650

015 , 0 17 , 637

- Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng :

67 , 716 2650 03 , 0 17 , 637

03 , 0

200 630

p .

1000

Tra bảng (5-17 trang 95) ứng suất cho phép :[σp]o = 1,74 [N/mm2]

Ct: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng,tra bảng (5-6 trang 89) Ct = 0,9 ( 2 ca )

Cα :Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của góc ôm,tra bảng (5-18) ta chọn= 0,92

Cv :Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc ,tra bảng 5-19 ta chọn Cv = 0,94

96 , 1 92 , 0 94 , 0 9 , 0 138 74 , 1 17 , 15

5 , 5 1000

3.3.7 Tính lực căng ban đầu và xác định lực tác dụng lên trục.

Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:

So =o.F=1,2.138=165,6(N)

Lực tác dụng lên trục :

2 sin So

Bảng các thông số bộ truyền đai:

- tỷ số truyền của hộp giảm tốc: i=15

- ibn = 4,3: tỉ số tuyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

- ibt =3,5 : tỉ số tuyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

- chọn hộp giảm tốc 2 cấp, làm việc trong 5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 12 giờ

4.1 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

4.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện

- Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350 Đồng thời khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắn bánh răngnhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25  50 HB

HB1 = HB2 + (25  50)HB

+ Bánh răng trụ răng ngiêng nhỏ thép 45 thường hóa, (bảng 3-8) trang 40 tài liệuTKCTM

ta có các thông số của thép như sau:

- Giới hạn bèn kéo: bk 600 /N mm2

- Giới hạn chảy: ch 300 /N mm2

- Độ rắn: HB = 170 220 (chọn HB1 = 200)

(giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm)

+ Bánh răng trụ răng ngiêng lớn thép 35 thường hóa, (bảng 3-8) trang 40 tài liệu [3] ta có các thông số của thép như sau:

(giả thiết đường kính phôi 100300 mm)

Với cả hai bánh răng lớn và bánh răng nhỏ ta chọn phôi là phôi rèn

4.1.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

N2 = 60 u n2.T

Trong đó :

T: tổng số giờ làm việc

- Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo bảng (3-9) trang 43 tài liệu TKCTM ta có txN0= 2,6 HB

+ Giới hạn mỏi uốn của thép 35: 2

u2

1,5 1,5.215.1

119, 44 / 1,5.1,8

N K

' 2

1,05.10 ( 1)

n2 = 105 (v/p) số vòng quay trong 1 phút của bánh bị dẫn

N = 5,2272 (Kw) công suất trên trục I

'

 = 1,25 hệ số ảnh hưởng khả năng tải

2 6

105 25 , 1 3 , 0

2272 , 5 3 , 1 442 3 , 4

10 05 , 1

4.1.4 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

- Vận tốc của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức ( 3-17)

2 60.100 60000( 1)

v 1 , 9m/s

) 1 3 , 4 (

60000

453 210 2

210 2

025 , 1 2

1 05 , 1 2

1 '

Theo bảng 3-14 trang 48 tài liệu TKCTM tìm được hệ số tải trọng động

Kđ = 1,2 ( giả sử )

- Hệ số tải trọng: K=Ktt.Kđ=1,025.1,2=1,23

Vì trị số K không chênh lếch nhiều với dự đoán nên không cần tính lại khoảng cách trục

A và ta có thể lấy A = 210 mm

4.1.6 Xác định mô đun, số răng, góc nghiêng của răng và chiều rộng bánh răng

+ Mô đun pháp: mn = (0,01  0,02).210= 2,14,2mm ( lấy mn = 3 mm )

+ Sơ bộ chọn góc nghiêng 10 ;cos0  0,985

+ Tổng số răng của hai bánh:

9 , 137 3

985 , 0 210 2 cos 2

Z

1 3 , 4

9 , 137 1

+ Tính chính xác góc nghiêng 

9857 0 210 2

4 425 , 103 2

5 , 7 sin

3 5 , 2

o

( thỏa mạn điều kiện (4) )

4.1.7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

+ Theo công thức (3-34) có:

2 2

2272,5.22,1.10.1,19

.'

'

10

n Z m

y

N K n

Ztd: Số răng tương đương trên bánh

b, u: Bề rộng và ứng suất tại chân răng+ số răng tương đương của bánh nhỏ :

27 ) 985 , 0 (

985 , 0 (

 11

2 1

6 1

.10.1,19

u n

u

b n Z m y

N K

453 26 4 4 , 0

2272 , 5 3 , 1 10 1 , 19

y

y u

6875 , 20 512 , 0

4 , 0 48 , 26

u

 [N/mm2] < [σu2]

4.1.8 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

- Ứng suất quá tải cho phép

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép

4.1.9 Các thông số hinh học chủ yếu của bộ truyền

d1 =



cos Z1

m n

13 , 79 9857 , 0

26 3

, 0

112 3

+ Đường kính vòng đỉnh:

De1 = d1 + 2.mn =79,13 + 2.3 = 85,13 mm

De2 = d2 + 2.mn = 340,87 + 2.3 = 346,87 mm+ Đường kính vòng chân răng:

Di1 = d1 - 2.mn = 79,13 - 2.3 = 71,63 mm

Di2 = d2 - 2.mn = 340,87 - 2.3 = 333,37 mm Tính lực tác dụng lên trục:

+ Lực vòng:

2272 , 5 10 55 , 9

Khoảng cách trục A = 210 mm

Chiều cao răng h = 9 mm

Độ hở hướng tâm c = 0,5 mm

Góc nghiêng răng  = 9042’

4.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm.

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và phương pháp nhiệt luyện.

Đối với bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể dùng thép tôi cải thiện ( tôi rồi ram ở nhiệt độ cao )

Thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng, độ rắn bề mặt HB ≤ 350

- Bánh nhỏ: thép 50 thường hóa [đường kính phôi < 100 mm]

Bánh lớn : tx2 = 572.1 = 572 [N/mm2].

- Ứng suất uốn cho phép.

+ Khi bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động

N K u

.

'' 5 ,

N N

279 5 , 1

288 5 , 1

u

- Ứng suất quá tải cho phép

+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép

10

05 , 1 1

n

N K i

i A

019 , 5 4 , 1 468 5 , 3

10 05 , 1 1 5 ,

2 6

2 1000 60

.

4 2 2

d

) 1 5 , 3 (

10 6

105 177 14 , 3 2

Với vận tốc này theo bảng (3-11) tài liệu TKCTM có thể chọn cấp chính xác 9

 tt

tt

K K

theo bảng 3-12 trang 47 tài liệu TKCTM ta có : K’tt = 1

Kđ – hệ số tải trọng động

theo bảng 3-12 trang 47 tài liệu TKCTM ta được :Kđ = 1,1

Ktt = 1Vậy : K = 1.1,1 = 1,1

Vị trí số K khác nhiều so với trị số chọn sơ bộ nên ta tính lại khoảng cách trục

248 4 , 1

1 , 1 269



Ksb

K Asb

4.2.4 Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng.

- Trị số môđun:

m = (0,01 ÷ 0,02).248 = 2,48÷4,96 chọn m = 4

- Số răng bánh răng nhỏ:

28 ) 1 5 , 3 (

4

248 2 ) 1 (

6 1

.

10 1 , 19

u u

b n Z m y

N K

019 , 5 1 , 1 10 1 , 19

y

y u

y 2 = 0,499

8 , 39 499 , 0

392 , 0 7 , 50