Các máy chuyên dùng trong xây dựng

Bài giảng “Các máy chuyên dùng” được biên soạn nhằm giới thiệu chức năng, kết cấu và nguyên lý làm việc của các chủng loại máy và thiết bị chủ yếu dùng trong thi công. Ngoài ra bài giảng còn đề cập đến những khái niệm về khai thác sử dụng các loại máy thi công hiện nay

TRƯỜNG CAO ĐẲNG GIAO THÔNG VẬN TẢI II

KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN

LỜI NÓI ĐẦU

Để đáp ứng yêu cầu đổi mới chương trình và nội dung đào tạo tín chỉ hệ Caođẳng ngành Công nghệ cơ khí, bài giảng “Các máy chuyên dùng” được biên soạnnhằm giới thiệu chức năng, kết cấu và nguyên lý làm việc của các chủng loại máy vàthiết bị chủ yếu dùng trong thi công Ngoài ra bài giảng còn đề cập đến những kháiniệm về khai thác sử dụng các loại máy thi công hiện nay

Nội dung bài giảng gồm có 4 chương

Các chương 1, 2 do Phạm Thăng Long biên soạn

Các chương 3, 4 do Cao Ánh Dương biên soạn

Bài giảng này được dùng cho sinh viên ngành Công nghệ cơ khí của trường Caođẳng Giao thông vận tải II

Các tác giả biên soạn chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã góp ý kiến chobản thảo trong quá trình biên soạn bài giảng

Trong quá trình biên soạn và in ấn chắc chắn còn có những thiếu sót, chúng tôimong được sự góp ý của các bạn đọc

Các tác giả

Chương 1 MÁY KHAI THÁC VÀ GIA CÔNG ĐÁ

1.1 Máy nén khí

1.1.1 Ưu, nhược điểm của truyền động khí nén

Trong các máy thi công chuyên dùng, truyền động khí nén tuy không được sửdụng phổ biến như truyền động cơ khí, thủy lực, điện, nhưng nó vẫn đóng vai trò quantrọng trong việc hỗ trợ các hệ thống truyền động trên và đặc biệt là trong hệ thốngđiều khiển như: phanh hãm, truyền lực của các loại cần trục, máy đào, máy khoan…

và đặc biệt trong các máy khoan đá

- So với các truyền động đã biết, truyền động khí nén có những ưu điểm sau:+ Cự ly truyền động tương đối xa

+ Môi chất công tác là không khí có sẵn trong thiên nhiên

+ Chăm sóc kỹ thuật đơn giản

- Tuy nhiên truyền động khí nén cũng có những nhược điểm sau:

+ Áp lực truyền nhỏ ≤ 1 Mpa

+ Đòi hỏi khắt khe về vấn đề đảm bảo an toàn

+ Khó phát hiện rò rỉ hơi

1.1.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại máy nén khí

1.1.2.1 Máy nén khí kiểu piston một cấp

a) Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.1 Sơ đồ máy nén khí piston 1 cấp

b) Nguyên lý làm việc

Ở kì nạp, piston đi xuống tới ĐCD, chân không được tạo lập phía trên piston, do

đó không khí được đẩy vào buồng nén không qua van nạp Van này mở tự động do sựchênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston Khi piston bắt đầu đilên, không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên vannạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra Van thải mở ra khi áp suất trongbuồng nén tăng tới một mức nào đó, khí nén sẽ thoát qua van thải để đi vào bình chứakhí nén Sau khi piston lên đến ĐCT và bắt đầu đi xuống trở lại, van thải đóng và mộtchu trình nén khí mới bắt đầu

Máy nén khí kiểu piston được phân loại theo cấp số nén, loại truyền động vàphương thức làm nguội khí nén Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lưulượng đến 10(m3/phút) và áp suất nén từ (6÷10)bar Tuy nhiên có rất nhiều ứng dụngyêu cầu vượt quá khả năng thực tế của một cấp nén đơn lẻ Tỉ số nén quá cao (áp suấtđẩy tuyệt đối/áp suất hút tuyệt đối) có thể làm nhiệt độ cửa đẩy cao quá mức hoặc gây

ra vấn đề về thiết kế Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng máy nén hai cấp cho các yêucầu áp suất cao với nhiệt độ khí cấp (cửa đẩy) thấp hơn (140÷1600C) so với máy nénmột cấp ( 205÷240)0C

1.1.2.2 Máy nén khí kiểu Piston hai cấp loại 1 xilanh

a) Sơ đồ cấu tạo

và đạt tới áp suất P1 nào đó (về mặt lý thuyết, P1 cũng chính là giới hạn áp lực mở củavan 4) Sau khi ra khỏi (4), khí nén P1 sẽ qua bộ làm mát (5) Ở đây áp suất khí nén P1

sẽ co lại và nhiệt độ cũng giảm đi nhưng áp suất P1 coi như không đổi Đồng thời vớiPiston (3) chạy lên nén khí ở buồng (2) thì thể tích khí ở buồng (6) cũng giãn ra hútdòng khí nén ở P1 đã được làm mát chạy vào (6) Khi Piston (3) chạy xuống, đồng thờivới việc hút khí ở buồng (2) khí nén P1 sẽ được tiếp tục nén ở buồng (6) Cuối hànhtrình nén, khí nén P1 sẽ được nén lên áp suát P2, tương đương với áp suất mở van giớihạn áp suất (8), khí nén P2 sẽ theo đường ống (9) về bình chứa, kết thúc giai đoạn haicủa quá trình sản xuất khí nén

Loại máy nén khí hai cấp một xilanh có cấu tạo gọn hơn loại máy nén khí hai cấphai xilanh, tuy nhiên việc chế tạo khó khăn hơn, đòi hỏi trình độ công nghệ cao hơn

1.1.2.3 Máy nén khí kiểu Piston hai cấp (loại 2 xilanh)

a) Sơ đồ cấu tạo

đi từ ĐCT xuống ĐCD thì van hút (2) mở ra do có chân không ở trong xilanh hútkhông khí vào Khi Piston đi từ ĐCD đến ĐCT thì van hút (2) đóng lại, không khítrong xilanh bị nén lại đạt đến trị số nhất định thì van xả (3) được mở ra khí nén theođường ống dẫn vào xilanh cấp 2 (xilanh áp lực cao) và được tiếp tục nén như trongxilanh cấp 1 (xilanh áp lực thấp) rồi được đưa tới bình chứa khí.

1.1.2.4 Máy nén khí kiểu trục vít

Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Thể tíchkhoảng trống giữa các răng thay đổi khi trục vít quay Như vậy, sẽ tạo ra quá trình hút(thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ lại) và cuốicùng là quá trình đẩy

Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục chính và trục phụ Số răng (số đầumối) của trục chính xác định thể tích làm việc (hút, nén) Số răng càng lớn, thể tích hútnén của một vòng quay sẽ giảm Số răng (số đầu mối) của trục chính và trục phụkhông bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo máy nén khí kiểu trục vít

Hình 1.5 Quá trình hút, nén và đẩy của máy nén khí kiểu trục vít

Lưu lượng được tính theo công thức sau:

Trong đó: q0 – Lưu lượng / vòng (m3/vòng)

A1(m): Diện tích mặt cắt của trục chính

A2(m): Diện tích mặt cắt của trục phụ

Z1: Số đầu mối trục chính

Vlo/Vloth: Tỉ số giữa thể tích của khe hở theo thực tế

− Ưu điểm: Khí nén không bị xung, sạch, tuổi thọ vít cao (15.000÷40.000) giờ,máy nhỏ gọn, chạy êm

− Nhược điểm: Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn

1.2 Máy khoan đá

1.2.1 Công dụng

Máy khoan đá dùng để khoan mở đường hầm, khoan lỗ cài mìn phá đá,…

Sử dụng máy khoan đá nhằm làm giảm nhẹ cường độ lao động, nâng cao năng suấtcông tác, tăng nhanh tiến độ thi công, ngoài ra một số công việc khó có thể thực hiệnđược nếu không sử dụng máy khoan đá

1.2.2 Phân loại máy khoan đá

- Theo phương pháp khoan:

+ Phương pháp xung kích: Việc phá đá chủ yếu dùng trọng tải của mũi choòng, ngoài racòn thêm áp lực dọc trục của mũi choòng để phá đá Thiết bị khoan sau mỗi lần va đậpđược quay đi một góc nhỏ với mô men quay không lớn rồi tiếp tục va đập cho lần sau.+ Phương pháp quay tròn:

Sự phá vỡ đá do thiết bị khoan quay liên tục và mũi khoan vừa quay vừa chuyểnđộng tịnh tiến vào đá theo đường xoắn ốc

+ Phương pháp xung kích - quay tròn: Kết hợp cả hai phương pháp trên

+ Phương pháp sử dụng nhiệt: Phá vỡ bằng ngọn lửa có nhiệt độ rất cao (2500÷3000)oCcho xuyên sâu vào đá với tốc độ siêu âm

 Tương ứng với các phương pháp làm vỡ đá người ta chế tạo các loại máy khoan:Xung kích, quay tròn, xung kích - quay tròn, máy khoan nhiệt, và các máy khoan vớicác thiết bị khoan liên hợp.

- Theo nguồn năng lượng: Máy khoan dùng động cơ điện, máy khoan dùng động

cơ đốt trong, máy khoan dùng không khí nén, máy khoan liên hợp

1.2.3 Máy khoan hơi

F : Lỗ thoát khí thừa phía dưới

− Hành trình không làm việc: (II)

C : Lỗ nạp khí nén phía trên

A : Lỗ nạp khí nén phía dưới

F : Lỗ thoát khí thừa phía trên

E : Lỗ thoát khí thừa phía dưới

va đập cán khoan quay một góc nhất định, tức là mũi khoan luôn ở vị trí mới và tạo lỗmìn theo ý muốn

Hành trình làm việc: Không khí nén từ lỗ nạp A đi vào xilanh, đẩy piston tịnh tiếnxuống dưới đập vào cán khoan, lúc này khí thừa ở mặt dưới piston qua lỗ thải F rangoài, lỗ khí B và D đều đóng Quá trình này gọi là quá trình làm việc

Ngược lại, nếu đóng kín lỗ khí C và E, mở lỗ khí A và F, để khí nén cao áp đi vào

từ A đẩy piston tịnh tiến đi lên, khí thừa ở phần trên theo lỗ thải F ra ngoài trời, piston

di chuyển từ dưới lên làm cho mũi khoan quay đi một góc (150 ÷ 20o) để cắt đá Quátrình này gọi là quá trình không làm việc

1.2.4 Máy khoan cáp

1.2.4.1 Đặc điểm cấu tạo

Kiểu máy này thường được gọi tắt

là máy đập cáp, có thể được thiết kế trên

cơ sở máy bánh xích có thể di chuyển

được Dạng máy đập cáp như hình trên

có các bánh lốp nhưng không tự di

chuyển được Nguyên lý chung của kiểu

máy này là nâng hạ liên tục choòng

khoan để va đập làm vỡ vụn đất đá dưới

đáy lỗ khoan, sau đó lấy choòng ra khỏi

lỗ khoan rồi thả ống múc phoi (ống có

đáy tự đóng mở kiểu cánh bướm) xuống

để múc phoi lên; chống sập lỗ khoan

bằng ống vách hoặc dung dịch bentônít

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo máy khoan cáp

Choòng khoan còn gọi là choòng đập hay chày khoan, trọng lượng có thể đến 3tấn, tùy kích thước đường kính lỗ khoan Choòng gồm 2 phần: ty khoan và mũi khoan,

ty khoan có dạng hình trụ, một đầu có ổ khóa cáp để liên kết với cáp nâng hạ choòng.Phần mũi khoan có hình dạng đặc biệt, đuợc làm bằng thép cacbon cường độ cao cókhả năng chịu va đập, chịu mài mòn, mũi khoan có dạng đuôi cá (không nhọn ở giữa)

có thể được thiết kế kiểu 2 chấu 2 rãnh hoặc 4 chấu 4 rãnh Các chấu có tác dụng vađập thành lỗ khoan trước và nén ép đất vào thành lỗ khoan, các rãnh là khoảng trống

để khi choòng rơi xuống thì dung dịch khoan chảy lên trên, khi nâng choòng lên thìdung dịch từ trên choòng chảy xuống dưới Phần mũi khoan có thể bị mòn rất nhanh,người ta có thể dùng những viên bi thép hình trụ hàn bù vào mũi khoan dạng nhữngcái răng để tăng hiệu quả va đập và để trở lại với hình dạng ban đầu của mũi khoan.Phải sử dụng thợ hàn bậc cao để mối hàn đảm bảo chắc chắc, tránh bong mối hàn rơi

bi xuống lỗ khoan

1.2.4.2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm cho choòng nâng lên hạ xuống: Từ ổ khóa cáp, cáp được vắt quapuli trên xà ngang ở đỉnh trụ khoan rồi luồn dưới một puli dao động trước khi đượckẹp trên tang tời Puli dao động được nhờ cơ cấu tay quay - thanh truyền Như vậy khitời được phanh để giữ chặt một đầu mối cáp và cơ cấu tay quay - thanh truyền hoạtđộng sẽ làm cho puli dao động kéo thả cáp liên tục làm cho choòng nâng hạ theo, khichoong nâng hạ sẽ va đập để làm vỡ vụn đất đá

Cách thay đổi hành trình va đập: Hành trình va đập của choòng phụ thuộc vàobán kính tay quay, để thay đổi hành trình va đập thì thay đổi vị trí lắp của thanh truyềntrên tay quay Bán kính tay quay lớn thì hành trình va đập lớn và ngược lại

Cách tăng dần độ sâu: Cáp nâng hạ được kẹp trên tang tời, để hạ choòng xuốngthêm để tăng dần độ sâu va đập thì mớm mở phanh của tời để hạ choòng xuống Việc nàyđòi hỏi thợ có kinh nghiệm Nếu mớm mở phanh của tời không đúng thời điểm thì cápnhả ra khỏi tang tời quá nhiều, khi đó puli dao động không thể kéo choòng lên được Cách làm cho lỗ khoan tròn: Tiết diện choòng khoan không là hình tròn, để vađập được mọi vị trí của tiết diện lỗ khoan người ta làm cho choòng có thể tự xoay mộtgóc nhờ bộ phận ổ khóa cáp Mặc khác, cứ mỗi lần múc phoi xong, thợ vận hành xoaychoòng đễ xoắn cáp lại trước khi thả xuống lỗ khoan, như vậy khi va đập choòng sẽxoay ngược lại

Cách lấy phoi khỏi lỗ khoan: Thợ vận hành đánh dấu cáp và theo dõi khi cápxuống dần một khoảng tương ứng với vài gàu phoi thì dừng va đập rồi kéo choòng lênkhỏi lỗ khoan, dùng tời thả ống múc phoi xuống để múc phoi lên

Kiểu máy này đùng lực va đập nên thích hợp khoan đá có độ cứng lớn, cấu tạomáy đơn giản, giá thành máy thấp hơn nhiều so vơi các kiểu máy khoan chuyên dùngkhác Nhưng máy dùng lực va đập nên có thể gây sập lỗ khoan, việc lấy phoi khôngliên tục, mỗi lần lấy phoi mất nhiều thời gian, lỗ khoan càng sâu thì thời gian lấy phoicàng lớn làm cho năng suất không cao

1.3 Máy nghiền đá

1.3.1 Khái niệm

Nghiền đá là quá trình phá vỡ đá cỡ lớn thành cỡ nhỏ Quá trình gia công nàykhông phải là tiến hành ngay một lần mà có thể là phải qua nhiều lần, với nhiều côngđoạn để đạt được chất lượng sản phẩm đồng đều mà không tốn nhiều công sức và chonăng suất cao

Tùy theo độ lớn của sản phẩm nghiền đá ta có các hình thức nghiền:

Nghiền sơ bộ (thô) 500 ÷1200 125 ÷250

a) Phương pháp ép vỡ: (Hình 1.9a) Đá bị phá vỡ khi hai mặt nghiền tiến sát vào

nhau tạo ra lực ép có ứng suất vượt quá giới hạn bền nén

b) Phương pháp tách vỡ: (Hình 1.9b) Xảy ra khi hai mặt nghiền có các gân nhọn,

đá bị tách ra do ứng suất tiếp vượt quá giới hạn bền

c) Phương pháp uốn vỡ: (Hình 1.9c) Viên đá làm việc như một dầm kê trên gối

đỡ và bị bẻ gẫy bởi lực tập trung ở giữa

d) Phương pháp miết vỡ: (Hình 1.9d) Khi hai mặt nghiền trượt tương đối lên

nhau, lớp mặt ngoài của đá bị biến dạng và bị tách ra do ứng suất tiếp vượtquá giới hạn bền

e) Phương pháp đập vỡ: (Hình 1.9e) Đá bị tải trọng va đập tác động Trong đá

xuất hiện đồng thời các biến dạng khác nhau

1.3.3 Phân loại máy nghiền

1.3.3.1. Theo kích thước sản phẩm: máy nghiền vỡ và máy nghiền bột

a Máy nghiền vỡ (nghiền hạt): Theo cấu tạo và nguyên tắc làm việc, máy nghiền

vỡ được phân thành các loại sau:

− Máy nghiền má (hình 1.10a,b): bộ phận làm việc là hai má nghiền, hạt vật liệu

bị phá vỡ do tác dụng ép, uốn và miết vỡ cục bộ khi hai má tiến sát vào nhau.Loại này thường dùng để nghiền thô và trung bình các loại đá rắn, dai với tỉ sốnghiền i=(3÷5)

− Máy nghiền côn (nón) (hình 1.10c,d): bộ phận làm việc là hai nón nghiền, trong

đó nón bên trong có chuyển động lệch tâm so với nón ngoài Hạt vật liệu nằmtrong khoang nghiền bị phá vỡ do đồng thời cả ép, uốn và miết cục bộ Loại nàydùng để nghiền trung bình và nghiền nhỏ các loại đá Đây là loại máy nghiềnliên tục nên năng suất cao hơn máy nghiền má Tỉ số nghiền loại này i = (3 ÷ 6)

− Máy nghiền trục hay còn gọi là máy ép đá (hình 1.10e): bộ phận làm việc gồm

hai trục nghiền quay ngược chiều nhau Vật liệu được nạp vào giữa hai trục và

bị ép vỡ Khi hai trục quay với tốc độ khác nhau hạt vật liệu còn bị nghiền domiết vỡ Loại máy này thường dùng để nghiền trung bình và nhỏ các loại vậtliệu có d ≤ 25mm, dùng có hiệu quả khi nghiền vật liệu dòn, ít sắc và có độ bềntrung bình như: đá vôi, thạch cao, than đá,… tỉ số nghiền (i = 15 ÷ 30)

− Máy nghiền búa (hình 1.10f): Đá được các búa trong khoang nghiền va đập phá

vỡ

Hình 1.9 Các loại máy nghiền hạt

b Máy nghiền bột

Theo nguyên tắc làm việc máy được chia thành các loại sau:

Hình 1.10 Các loại máy nghiền bột

− Máy nghiền bi (hình 1.11a và b): bộ phận chủ yếu là một tang trống quay hoặc

rung Trong tang trống có chứa các cục thép hình cầu hoặc hình trụ Vật liệuđược nghiền mịn do tác dụng va đập của các viên bi thép nghiền và do miết vỡgiữa các hạt vật liệu với nhau hoặc giữa các hạt vật liệu với tấm lót trong tangnghiền Máy được dùng trong các nhà xưởng, nhà máy xi măng để nghiền nhỏnghiền bột clanke

− Máy xay lắc (hình 1.11c): Ở loại máy này vật liệu bị ép và miết vỡ giữa con lăn

và thành bên của nồi nghiền Con lăn hình trụ được lắp với trục quay đứng quacần lắc và khớp quay

− Máy nghiền bột va đập (hình 1.11d): bộ phận va đập là đầu búa, đầu búa được

ghép cứng hoặc ghép xoay (bản lề) với trục quay Vật liệu được ghiền mịn do

va đập của đầu búa quay với tốc độ cao Bột mịn có kích thước xác định đượccuốn lên cao và thổi ra khỏi buồng nghiền nhờ tác dụng của dòng khí có tốc độthích hợp

1.3.3.2. Theo đặc điểm làm việc

− Máy nghiền chu kỳ: thường được dùng để nghiền thô, sơ bộ các loại đá có độ

bền lớn và vừa

− Máy nghiền liên tục: dùng để nghiền đá có kích thước trung bình và nhỏ, sản

phầm có kích thước tương đối đồng đều

b Phân loại:

Căn cứ vào quỹ đạo chuyển động của tấm nghiền di động, chia máy nghiền máthành hai loại chính: Máy nghiền đá có chuyển động lắc đơn giản và máy nghiền má

có chuyển động lắc phức tạp

1.3.4.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc

a Sơ đồ động của máy nghiền má:

12

I

10 9

12 11

8

3

IV V

Hình 1.11 Sơ đồ động máy nghiền má

b Nguyên lý làm việc

− Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản: (hình 1.12a)

Động lực từ động cơ (14) truyền qua hệ thống dây đai (13) quay bánh đà (7) làmquay trục lệch tâm (3) (bánh đai và trục (3) lắp cố định với nhau) Do cấu tạo lệch tâmcủa trục (3) nên thanh truyền (5) di động lên xuống theo chiều thẳng đứng làm chogóc nghiêng hai thanh đẩy (4, 6) luôn biến đổi nên tấm nghiền di động có chuyểnđộng lúc gần lúc xa tấm nghiền cố định Nhờ vậy đá bị ép vỡ và rơi xuống

Tấm nghiền di động lắc nhanh, để cửa xả mở kịp người ta lắp thêm thanh kéo (9)

và lò xo (10) Thanh kéo (9) một đầu lắp với tấm nghiền di động, một đầu lắp sau thânmáy, lò xo (10) luôn luôn kéo tấm nghiền di động ra phía sau

Để đảm bảo cho máy nghiền làm việc an toàn khi gặp vặt cản quá rắn máykhông nghiền được, tránh gãy vỡ các chi tiết máy và kẹt, thì thanh đẩy (4) được chếtạo có tiết diện xung yếu Khi gặp vật không nghiền được thì thanh đẩy (4) bị gãy tạitiết diện xung yếu trước để đảm bảo không gây ra hư hỏng cho các chi tiết khác

Để điều chỉnh cửa ra đá, có thể tiến hành bằng cách thay đổi chiều dày các tấmđệm ở lót thanh đẩy hoặc thay đổi chiều dài thanh đẩy Thông thường để thay đổi cửa

ra đá nhanh chóng ta thay đổi độ vát của tấm vát điều chỉnh (11) bằng cách vặn ê cuđiều chỉnh trên trục vít (12)

− Máy nghiền má có chuyển động lắc phức tạp: (hình 1.12b)

Là loại được sử dụng rộng rãi nhất vì nó có cấu tạo gần giống như máy nghiền

má chuyển động lắc đơn giản, chỉ khác là tấm nghiền di động được lắp trực tiếp trụclệch tâm; vì vậy khi trục lệch tâm quay thì tấm nghiền di động sẽ được nâng lên hạxuống và đẩy ra, kéo vào, nghĩa là tấm nghiền di động sẽ có chuyển động song phẳng,quỹ đạo chuyển động của các điểm trên tấm nghiền di động là những hình bầu dụckhông cân xứng có độ chênh xuống phía dưới

1.3.4.3.Các cơ cấu an toàn

Để đảm bảo an toàn cho tấm nghiền di động, thông thường người ta sử dụngthanh đẩy có tiết diện giảm yếu làm cơ cấu an toàn Khi quá tải, thanh đẩy sẽ bị gãytại chỗ khoét lỗ

Một số loại máy thanh đẩy có kết cấu

gồm hai thanh được liên kết bằng bulông (hình

1-13), lực cắt các bulông này được tính toán

sao cho nhỏ hơn lực phá hoại do phản lực của

đá gây ra Nhờ vậy, khi gặp đá quá rắn thì

bulông sẽ bị cắt đứt trước, bàn đập rời ra,

không truyền lực được nữa, do đó bảo vệ được

tấm nghiền và cơ cấu khác của máy không bị

hư hỏng Muốn cho máy trở lại làm việc như

cũ, ta chỉ cần thay bulông khác để nối thanh đẩy

1.3.4.4 So sánh ưu khuyết điểm của hai loại máy nghiền má

Máy nghiền má có chuyển động lắc đơn giản so với loại có chuyển động lắc phứctạp có ưu điểm là kết cấu đơn giản, lực đập đá lớn hơn và tính toán thiết kế đơn giảnhơn Tuy vậy nó có nhược điểm là sản phẩm có độ sắc cạnh, kết cấu máy cồng kềnh.Máy nghiền loại này thường được dùng để nghiền sơ bộ các loại đá có độ cứnglớn Các loại máy có chuyển động lắc phức tạp thường dùng để nghiền tinh Hiện naycác sản phẩm đá dùng để làm đường, bê tông xi măng, bê tông atphan theo tiêu chuẩnyêu cầu các loại kích cỡ khác nhau và tròn cạnh nên các loại đá này thường gia công

từ máy nghiền má có má chuyển động lắc phức tạp

1.3.4.5 Năng suất máy nghiền má

− Công thức tính năng suất của máy nghiền má:

Năng suất của máy nghiền má có thể tính từ thể tích của hình lăng trụ khối vậtliệu nhả trong khoang nghiền sau một chu kỳ và được tính theo kỳ dao động của máy

ϕ − hệ số tơi xốp của vật liệu nghiền, ϕ = (0,3÷0,65) phụ

thuộc vào phương pháp cấp liệu

Vsp − Thể tích khối vật liệu nhả sau một chu kỳ (m3)

T − chu kỳ dao động (s)

ρ− khối lượng riêng của vật liệu (T/ m3)

- Cách tính thể tích đá trong khoang nghiền cho 1 chu kỳ:

Hình 1.2 Cách nối thanh đẩy

α

Gọi chiều dài khoang nghiền là A thì:

vsp =

( ) .2

e+ +e s H A

=

(2 ) 2

do tác dụng của lực nghiền, đá sẽ dịch chuyển lên phía trên Ngược lại nếu chọn

quá nhỏ thì chiều cao khoang nghiền lớn dẫn đến máy cồng kềnh

Để xác định góc ngoặm hợp lý cần tính toán trong

trường hợp giới hạn khi viên đá được nghiền ở vị trí cân

bằng tức thời dưới tác dụng của lực nghiền và lực ma sát

phát sinh Giả sử viên đá có dạng hình cầu, góc nghiêng của

má nghiền tạo với phương thẳng đứng y là như nhau (

) Bỏ qua trọng lượng viên đá bởi

vì trị số của nó thường nhỏ hơn nhiều so với lực nghiền

Từ hình vẽ ta có:

Ft : áp lực của tấm ghiền tác dụng lên viên đá khi máy

nghiền làm việc được phân tích thành hai thành phần:

+ Thành phần song song với mặt phẳng thẳng đứng (phương y) và bằng

F t sin(α/2) có tác dụng đẩy viên đá ra khỏi khoang nghiền.

+ Thành phần nằm ngang F t cos(α/2) Vì viên đá có xu

hướng chuyển động lên trên nên tại điểm tác dụng sẽ xuất hiện lực ma sát

os

2

ms t

F =µ F C α

tác dụng ngược chiều Viên đá

không có khả năng dịch chuyển lên phía trên, nếu thành phần theo phương y của lực

ma sát lớn hơn thành phần thẳng đứng của lực nghiền:

F t sin(α/2)≤ µ.F t cos(α/2) Suy ra: tgα µ2 ≤

Nếu kí hiệu góc ma sát là ρ=arctgµ thì điều kiện viên đá

nằm ở khoang nghiền khi máy nghiền hoạt động là: α ≤2ρ.

Theo các số liệu thực tế:

- Đối với đá cứng: µ = 0,14÷0,175; α = 16 0 ÷20 0

- Đối với đá trung bình: µ = 0,16÷0,20; α = 18 0 ÷20 0

1.3.5 Máy nghiền côn (cối xay đá)

1.3.5.1 Công dụng

Hình 1.4 Góc ngoạm đá

Máy nghiền côn dùng để nghiền thô và nghiền trung bình các loại đá So với

máy nghiền má thì máy nghiền côn có những ưu điểm:

− Năng suất cao: Khi kích thước của đá như nhau thì năng suất máy nghiền nón

thường cao hơn máy nghiền má từ (2÷3) lần, vì trong máy nghiền nón đá đượcnghiền liên tục

− Công suất tiêu thụ ít: Công thường nghiền vỡ một tấn đá thường giảm từ (1,5÷2)

lần, vì trong máy nghiền nón đá không những chỉ bị đập vỡ mà còn chịu uốn, vặn

vỡ

− Chất lượng nghiền tốt: Đá nghiền ra tương đối đều, ít mạt vụn, độ sắc cạnh giảm

rõ rệt, tỷ số nghiền cao

− Bền chắc: Tuổi thọ máy thường gấp (2÷3) lần máy nghiền kiểu má.

Tuy nhiền máy còn một số nhược điểm:

− Nặng nề: Với máy nghiền nón và máy nghiền má cùng nghiền một cỡ đá thì trọng

lượng máy nghiền nón thường lớn hơn máy nghiền má từ (1,5÷2,5) lần, vì vậymáy nghiền nón ít di chuyển

− Cồng kềnh : Cùng một năng suất như nhau thì máy nghiền nón thường cao gấp

(1,5÷2) lần máy nghiền má

− Cửa vào đá nhỏ nên đôi khi phải đập vỡ đá có kích thước lớn ra trước rồi mới bỏđược vào máy

− Cấu tạo phức tạp, giá thành cao

1.3.5.2 Cấu tạo máy nghiền nón

Máy nghiền nón thường có các kiểu nón cao, nón thấp:

Hình 1.12 Sơ cấu tạo máy nghiền nón

a) Loại nón cao; b) Loại nón thấp

− Kiểu nón cao (Hình 1.16a):

Trục của nón nghiền được treo lên ở đỉnh cối, trục nón đặt nghiền một gócα= (2÷3)0so với phương thẳng đứng, nên khi làm việc nón vừa quay vừa lắc Máyđược dùng để nghiền thô các đá rắn và giòn Cửa nạp của máy có thể tiếp nhận nhữngkhối đá nghiền có kích thước từ (400-1200)mm với năng suất từ (150-2300)m3/h, khe

xả đá từ (75-300)mm Kích thước cửa nạp tiêu chuẩn là 500; 900; 1200; 1500mm

− Kiểu nón thấp (Hình 1.16b)

Nón nghiền di động có dạng hình nấm, mặt dưới luôn tiếp xúc với bệ đỡ hìnhcầu, vì vậy máy nghiền loại này còn được gọi là máy nghiền nón có trục công son Trục nón nghiền di động được lắp vào bạc lệch tâm nên trong quá trình làm việc,nón nghiền được chuyển động lắc trượt trên bệ đỡ hình cầu

Loại máy nghiền này có ưu điểm là chiều cao thấp nhưng lực nghiền nhỏ, do vậy

nó thuộc loại máy nghiền nón vừa và nhỏ Máy nghiền loại vừa có thể nghiền các loại

đá có kích cỡ từ (60÷300) mm và cho năng suất từ (12÷580)m3/h với khe khở cửa xả

đá từ (12÷60)mm Máy nghiền đá loại nhỏ tiếp nhận các viên đá có kích cỡ từ(35÷100)mm, cho năng suất từ (12÷220)m3/h với khe hở cửa xả từ (1÷3)mm

1.3.5.3 Năng suất máy nghiền nón:

Năng suất máy nghiền côn cũng có thể xác định theo công thức (1.1) đó là:

Q = 3600.ϕ.V T sp (m3/h) hoặc Q = 3600.ϕ .V T sp .ρ (T/h) (1.3) Trong đó:

Vsp - Thể tích khối đá nhả ra sau một vòng quay của hai loại máy nghiền cônđược xác định như sau:

− Với máy nghiền nón cao (hình 1.17)

Hình 1.13 Tiết diện hình thang của khối đá loại nón cao

Trong đó h là chiều cao của tiết diện khối đá nằm trong khoang nghiền

− Với máy nghiền nón thấp:(hình 1.18)

Thể tích vật liệu nhả ra sau một vòng quay là:

Trong đó;

Da – đường kính trung bình của vùng song song (m)

l, e – chiều dài và chiều rộng vùng song song (m)

1.3.6.2 Phân loại

Theo kết cấu máy nghiền trục được phân thành ba loại:

- Loại hai trục cán cố định (hình 1.19a)

Hình 1.15 Sơ đồ truyền động của máy nghiền kiểu trục có một trục di động

Sơ đồ truyền động của máy nghiền trục có một trục di động gồm hai tang nghiềnbằng thép quay ngược chiều nhau, được đặt trên giá máy (1) Trục của tang nghiền (2)đặt trên ổ đỡ di động (5) luôn được giữ vững bằng lò xo (6) Động cơ truyền qua dây

cu roa truyền lực cho bánh đai (7), làm quay cặp bánh răng (8), (9) và tang nghiền (3).Qua cặp bánh răng dài đặc biệt (10), (11) làm cho tang nghiền (2) quay cùng tangnghiền (3) nhưng ngược chiều nhau

Bánh răng (10), (11) có răng rất dài để khi điều chỉnh cỡ đá (xê dịch khe hở giữahai tang nghiền) chúng vẫn truyền lực cho nhau Muốn điều chỉnh cỡ đá chỉ cần xoay

ốc (12) để vặn chặt hay nới lỏng ốc lò xo (6)

Kích thước cơ bản đặc trưng cho máy nghiền kiểu trục là đường kính tangnghiền D và chiều dài L Tỉ số giữa chiều dài và đường kính trục L/D = 0,5÷2,5.Tang nghiền thường dùng là tang đơn, nhưng có loại tang có gân hoặc xẻ rãnh đểtăng ứng suất bẻ đá và dùng để nghiền các hạt có kích thước lớn hơn so với tang trơn

1.4 Máy sàng đá

1.4.1 Công dụng và phân loại

1.4.1.1 Công dụng

Máy sàng dùng để phân loại vật liệu thành từng nhóm có kích thước trong phạm

vi nhất định và để loại bỏ các kích cỡ không hợp qui cách Trong quá trình sàng có thểkết hợp với việc phun rửa vật liệu

Trong dây chuyền công nghệ sản xuất đá, sàng được bố trí thực hiện các yêu cầukhác nhau có các vị trí sau:

- Sàng sơ bộ: nằm ở vị trí xuất phát của dây chuyền, nhằm loại bỏ các hạt lớn quá

khổ, hoặc các hạt quá nhỏ không cần nghiền nữa

- Sàng trung gian: tách các hạt không cần nghiền ở giai đoạn tiếp theo.

- Sàng kiểm tra: kiểm tra độ lớn các hạt thành phẩm và tách phế liệu.

- Sàng kết thúc: phân loại thành phẩm theo các cỡ hạt tiêu chuẩn.

Sơ đồ nguyên lý các loại máy sàng

Hình 1.16 Các loại máy sàng

a) Máy sàng lắc ngang; b) Máy sàng lắc lệch tâm; c) Máy sàng rung vô hướng; d) Máy

sàng rung có hướng; e) Máy sàng ống.

1-Khung sàng; 2-Cơ cấu tay quay –thanh truyền; 3-Các thanh treo sàng; 4-Cụm đỡ gối đàn

hồi; 5-Động cơ; 6-Bộ phận gây rung động; 7-Cụm lò xo; 8-Con lăn tỳ

1.4.1.2 Phân loại

- Theo tính chất chuyển động của mặt sàng: Mặt sàng cố định và mặt sàng di động

- Theo hình dạng của mặt sàng: Mặt sàng phẳng và mặt sàng cong

- Theo đặc tính của mặt sàng:

+ Mặt sàng chuyển động lắc: Lắc ngang (hình 1.21a) và lắc lệch tâm (hình 1.21b)trong mặt phẳng đứng

+ Mặt sàng rung: Sàng rung có hướng, sàng rung vô hướng và (hình 1.21c,d)

- Theo cách đặt mặt sàng: Mặt sàng đặt ngang và mặt sàng đặt nghiêng Với mặtsàng đặt ngang, nguồn gây rung phải là có hướng

- Theo cách bố trí mặt sàng: máy sàng phẳng phân thành mặt sàng đặt ngang hoặcnghiêng Với mặt sàng đặt ngang, nguồn gây rung phải là có hướng

- Máy sàng có mặt sàng cong chủ yếu là máy sàng ống (hình 1.21e)

1.4.2 Cách bố trí mặt sàng và cấu tạo mặt sàng

1.4.2.1 Cách bố trí mặt sàng

Mặt sàng là bộ phận chủ yếu của máy sàng Hiệu quả phân loại năng suất và khảnăng hoạt động của máy phụ thuộc vào chất lượng mặt sàng

Một máy sàng có thể có một cỡ mắt sàng hoặc nhiều cỡ mắt sàng, lọc ra nhiều

cỡ đá khác nhau Mặt sàng có thể bố trí nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp

Hình 1.17 Các phương pháp bố trí mặt sàng

a) Mặt sàng bố trí nối tiếp; b)Mặt sàng bố trí song song; c) Mặt sàng bố trí hỗn hợp

Mặt sàng bố trí liên tiếp thì đã được sàng từ cỡ nhỏ đến cỡ lớn, cách bố trí đơngiản, trọng lượng sàng nhẹ, dễ kiểm tra và dễ thay đổi mặt sàng Nhưng có nhượcđiểm là chất sàng lọc thấp, diện tích mặt sàng lớn đồng thời chóng bị mòn, hỏng vì tất

cả cỡ đá đều phải qua lớp mặt sàng nhỏ nhất cũng là chỗ yếu nhất Vì vậy ngoài sàngống ra thì các loại sàng khác không bố trí mặt sàng theo kiểu liên tiếp này

Mặt sàng bố trí song song thì đá được sàng từ cỡ lớn trước Ưu điểm là mặt sànggọn, chất lượng sàng lọc cao, mặt sàng lâu mòn, nhưng có cấu tạo phức tạp, khó thayđổi mặt sàng Dùng nhiều trong máy sàng bằng

Mặt sàng bố trí hỗn hợp là sự kết hợp của mặt sàng bố trí liên tiếp và mặt sàng

bố trí song song, mặt sàng này có đầy đủ ưu, nhược điểm của 2 loại trên

nhưng nặng, đắt tiền và diện tích để sàng thực tế nhỏ, thường chiếm từ (40÷50)% diệntích mặt sàng.

c Mặt sàng đan

Làm bằng những sợi thép, đường kính từ (3÷16)mm đan lại với nhau Mắt sàngthường là hình chữ nhật hoặc vuông Loại mắt sàng hình chữ nhật có diện tích hữu íchlớn nhất Loại mặt sàng này được sử dụng rộng rải vì rẻ tiền và cấu tạo đơn giản nhưngnhược điểm của nó là mắt sàng rất dễ bị biến dạng, chóng hỏng, dễ tắc mặt sàng nhất

là khi sàng những vật liệu ẩm ướt

1.4.3 Cấu tạo máy sàng

Hình 1.19 Cấu tạo máy sàng lắc ngang

1 Xà ngang; 2,3 Các mặt sàng; 4 Thanh treo; 5 Động cơ; 6 Cơ cấu điều chỉnh

độ căng của dây đai; 7 Tay quay; 8 Trục tay quay; 9 Khung sàng; 10 Thanh giữ;11,12 Thanh kéo khung sàng; 13 Lò xo điều chỉnh hành trình chuyển động củasàng

b Máy sàng lắc lệch tâm:

Hay còn gọi là sàng lệch tâm, không những mặt sàng được đưa đi đưa lại mà cònđược nâng lên hạ xuống, có tần số lắc cao nên năng suất lớn

Hình 1.20 Cấu tạo máy sàng lắc lệch tâm (lắc vòng)

Loại sàng này thường dùng để sàng các loại đá lớn (đường kính tới 120mm).Mặt sàng treo trên trục lệch tâm hay trục khuỷu Khi trục khuỷu (hay trục lệch tâm)quay sẽ làm sàng đưa lên xuống Trong quá trình làm việc, đá chuyển động trượt trênmặt sàng và có thể nhảy trên mặt sàng

Năng suất máy sàng lắc tính theo công thức:

Trong đó:

B : Chiều rộng mặt sàng (m)

h : Chiều dày lớp vật liệu

v : Vận tốc di chuyển của vật liệu, thường lấy v = (0.05 ÷ 0.25) m/s

γ : Khối lượng riêng của vật liệu (T/m3)

kt : Hệ số tơi của vật liệu (Kt = 0.4÷ 0.6)

ktg : Hệ số sử dụng thời gian

1.4.3.2 Máy sàng chấn động (sàng rung)

a Sàng rung vô hướng:

Hình 1.21 Cấu tạo máy sàng rung vô hướng

1.Động cơ điện; 2 Bộ truyền dây đai; 3 Bộ gây rung động;

4,7 Gối đỡ lò xo; 5 Hộp sàng; 6 Mặt sàng

Máy gồm có hộp sàng (5) gối trên các lò xo (4) và (7) Trên hộp sàng có gắn bộphận gây rung (3) được dẫn động từ động cơ (1) thông qua bộ truyền động đai (3).Khi bộ gây rung làm việc nó sẽ tạo ra rung động làm cho hộp sàng rung động, đá trên

các mặt sàng sẽ bị rung động di chuyển trên mặt sàng từ đầu cao xuống phía dưới đểthực hiện việc sàng phân loại đá.

b Sàng rung có hướng

Cấu tạo máy sàng rung có hướng phức tạp hơn các loại máy sàng rung khác (do cấutạo của bộ phận gây rung có hướng) Mặt sàng của máy có thể đặt nằm ngang nên giảmđược chiều cao của máy, nó thường được dùng trong trạm nghiền sàng di động hoặc ởnhững nơi chiều cao đặt máy bị giới hạn Cấu tạo máy được thể hiện như hình sau

Hình 1.22 Máy sàng rung có hướng

Cấu tạo bộ gây rung gồm có hai trục lệch tâm (2), các trục này đặt trên các ổ bi.Một trong hai trục trên nhận chuyển động quay của động cơ thông qua puli (3) vàtruyền chuyển động cho trục thứ hai qua cặp bánh răng (4) Khi hai trục quay đồng tốc

và ngược chiều nhau, dao động có hướng được hình tthành Hướng dao động là hướngvuông góc với đường nối tâm hai trục lệch tâm

Hình 1.23 Bộ gây rung có hướng

1 Vỏ bộ gây rung; 2 Trục lệch tâm; 3 Pu ly

c Năng suất sàng rung được tính:

N = F.q.γ.k0.k1.k2.ktg (T/h) (1.6)

Trong đó:

F : Diện tích mặt sàng (m2)

Q : Năng suất 1m2 sàng/1 giờ [ M3/m2.h] (tra bảng)

γ : Khối lượng riêng của vật liệu (T/m3)

k0 : Hệ số ảnh hưởng có quan hệ với vị trí mặt sàng là loại vật liệu sàng

- Mặt sàng để bằng : Sàng cát sỏi k0 = 0,8; sàng vật liệu vỡ vụn k0 = 0,65

- Mặt sàng để nghiêng : Sàng cát sỏi k0 = 0,5; sàng vật liệu vỡ vụn k0 = 0,4

k1 : Hệ số ảnh hưởng có quan hệ với trọng lượng vật liệu xấu chiếm trong vật liệucần phải sàng (tra bảng thực nghiệm)

k2 : Hệ số ảnh hưởng có quan hệ với hàm lượng đá có đường kính nhỏ hơn một nửađường kính mặt sàng chiếm trong vật liệu xấu (tra bảng)

1.5 Trạm nghiền sàng liên hợp

1.5.1 Khái niệm chung

Để sản xuất một khối lượng lớn các sản phẩm vật liệu xây dựng có chất lượngcao, giảm các chi phí vận chuyển từ mỏ khai thác đến vị trí gia công, tạo điều kiện để

cơ giới hóa, tự động hóa các công nghệ gia công đá, và đặc biệt là giảm bớt ô nhiễmmôi trường cho các khu dân cư xung quanh, hiện nay thường bố trí các nhà máy giacông đá hoặc các trạm nghiền sàng đá tại các mỏ khai thác vận chuyển thuận lợi và xakhu dân cư

Sơ đồ công nghệ của nhà máy hoặc trạm nghiền sàng phụ thuộc vào tính chất cơ

lý và kích thước sản phẩm sau khi nghiền và năng suất của toàn bộ dây chuyền Sơ đồcông nghệ bao gồm tổ hợp máy nghiền sàng và các thiết bị khác bố trí theo trình tựnhất định để sản xuất các sản phẩm đá theo yêu cầu Trong dây chuyền thường baogồm một số công đoạn nghiền - sàng, trong mỗi công đoạn nhất định phải có một máynghiền đá và nó đóng vai trò là máy chủ đạo trong nhóm máy thuộc công đoạn đó Sốlượng công đoạn phụ thuộc vào tỷ số nghiền yêu cầu

1.5.2 Trạm nghiền sàng đá cố định

1.5.2.1 Sơ đồ nguyên lý trạm nghiền sàng ba công đoạn

Hình 1.24 Sơ đồ nguyên lý trạm nghiền sàng 3 công đoạn

1 Phễu chứa; 2 Thiết bị nạp; 3 Sàng ghi sơ bộ; 4 Máy nghiền thô; 5 Máy sàng;

6 Máy nghiền trung bình; 7 Máy sàng; 8.Máy nghiền nhỏ; 9,10 Sàng rung động

phân loại sản phẩm nghiền; 11 Băng tải

Trên (hình 1.29) là sơ đồ trạm nghiền sàng 3 công đoạn: công đoạn I là nghiền

thô dùng máy nghiền má i =3; công đoạn thứ II là nghiền trung bình máy nghiền nón i

= 4; công đoạn thứ III là cần máy nghiền nón có i=5

Ở công đoạn III, các thiết bị được bố trí theo nguyên tắc chu trình kín; vật liệu to

chưa đúng kích thước yêu cầu được đưa lại máy nghiền (để nghiền lại) thuộc công

đoạn đó Ngược lại ở công đoạn (I), (II), thiết bị được bố trí theo chu trình hở

Để đạt được hiệu quả cao nhất trong công tác khai thác đá cần lưu ý ngay từ lúc

lựa chọn dây chuyền công nghệ đến tính chọn các chế độ làm việc hợp lý của từng

loại máy và thiết bị

Công nghệ nghiền, phân loại đá được lựa chọn theo tính chất của các loại đá sẽ

gia công, nhu cầu các loại, kích cỡ đá sau gia công Máy và thiết bị lựa chọn phải

đồng bộ công suất, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và nhiệm vụ của trạm Sơ đồ công

nghệ phải cho ra nhiều loại đá có kích thước khác nhau theo yêu cầu, nhờ điều chỉnh

chế độ làm việc của máy trong dây chuyền Sơ đồ có thể một, hai hoặc ba công đoạn

và có thể làm việc với chu trình kín hoặc hở

Sơ đồ một công đoạn, có nghĩa là đá được gia công một lần trên một loại máy,

chỉ dùng cho trạm có công suất nhỏ, tỉ số nghiền i = (3÷50) Sơ đồ công nghệ này

thường không đáp ứng được tỉ lệ kích thước đá sản phẩm theo yêu cầu Bởi vậy hiện

nay các trạm nghiền đá có dây chuyền công nghệ là hai, ba hay nhiều công đoạn

1.5.2.2 Sơ đồ công nghệ trạm nghiền sàng đá 2 công đoạn

Hình 1.25 Sơ đồ nguyên lý trạm nghiền sàng 2 công đoạn

Để nghiền đá, máy nghiền thường chọn từ 4 loại sau: Nghiền nón, nghiền má,

nghiền búa, nghiền trục Nghiền nón và nghiền má về nguyên tắc là để nghiền đá có

độ bền bất kỳ với tỉ số nghiền từ (3÷8) còn hai loại kia dùng cho đá mềm (như đá vôi)

và không sắc cạnh, nếu sắc thì cơ cấu công tác rất mau hỏng, tỉ số nghiền cho hai loại

máy này có thể tới 50

Việc tính chọn máy cho dây chuyền công nghệ theo năng suất, kích thước đá nạp

lớn nhất Mác máy được chọn phải có năng suất lý thuyết xác định như sau:

3

d

(m / )

yc lt s

Qlt: Năng suất lý thuyết tính toán

Qyc: Năng suất thực tế yêu cầu

K: Hệ số kể đến việc nạp đá không đều

Ksd: Hệ số sử dụng máy theo thời gian

Sau khi lựa chọn mác máy cụ thể cho phép ta xác định được kích thước của cửa

ra đá và tỉ lệ % các loại kích thước các sản phẩm thu được Sau khi tính chọn được sơ

đồ công nghệ, các loại máy nghiền cụ thể, biết tỉ lệ kích cỡ đá ra, chúng ta tiếp tục

tính toán, thiết kế hoặc tính chọn loại máy sàng và số lượng máy sàng cho dây

chuyền

Chương 2 MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN XUẤT HỖN HỢP BTXM

2.1 Khái niệm chung

2.1.1 Khái niệm

Máy trộn bê tông dùng để tạo ra bê tông đồng nhất từ hỗn hợp các cốt liệu khácnhau khi trộn chúng với nước BTXM có ưu điểm là độ bền cao, có khả năng chốngcháy và tạo ra các kết cấu có tính mỹ quan nên được sử dụng trong các công trình vĩnhcửu như: nhà ở, cầu cống, bến cảng, đường sân bay…

Hiện nay trên các công trình xây dựng đang sử dụng 2 loại bê tông:

- Bê tông xi măng do cốt liệu cứng dạng hạt như đá (sỏi) được trộn với cát, ximăng, chất phụ gia và nước Các sản phẩm bê tông này gọi là bê tông xi măng(BTXM)

- Bê tông xi măng do cốt liệu dạng bột như cát, xi măng, hoặc vôi được trộn vớinước tạo thành Các sản phẩm này gọi là vữa bê tông (BT)

2.1.2 Phân loại máy trộn BTXM

- Căn cứ vào phương pháp trộn: máy trộn tự do và máy trộn cưỡng bức

- Theo phương pháp đổ BT ra khỏi thùng, chia làm 4 loại:

+ Loại đổ BT bằng cách lật nghiêng thùng

+ Loại đổ BT bằng máng dỡ liệu

+ Loại đổ BT qua đáy thùng

+ Loại đổ BT bằng cách thùng quay ngược lại

- Căn cứ vào chế độ làm việc: Máy trộn làm việc chu kỳ và liên tục

Đối với máy trộn bê tông tự do, số vòng quay của thùng trộn cần lựa chọn saocho khi quay dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm hỗn hợp không bị văng lên dínhvào thành trong của thùng trộn

2.2.1.1 Máy trộn hình nón cụt

Thùng trộn (1) có dạng hình nón cụt, bên trong thùng gắn các cánh trộn (2).Thùng trộn được đặt trên khung cong (7) thông qua trục và ổ quay (6) Trong quátrình làm việc động cơ (5) thông qua bộ truyền đai (4), cặp bánh răng hình côn (3) sẽlàm quay thùng trộn Trong quá trình trộn thùng trộn được quay nghiêng một góc từ(380÷450) so với phương thẳng đứng, nhờ độ nghiêng này hỗn hợp được nâng lên vàrơi tự do xuống để trộn đều phối liệu Khi lấy sản phẩm bê tông ra khỏi thùng tanghiêng thùng trộn đi một góc 1350 so với phương thẳng đứng

10 Vô lăng quay thùng trộn

Hình 2.1 Sơ đồ máy trộn bê tông hình nón cụt

Để quay nghiêng thùng trộn khi cấp liệu, trộn và dỡ sản phẩm ở các loại máytrộn này thường dùng phương pháp dẫn động bằng tay: Vô lăng (10), cặp bánh răng

ăn khớp (9) và khung cong (7)

Các phối liệu gồm cát, đá, xi măng được trộn khô trong thùng trộn (khoảng 1/3thời gian chu kỳ trộn), sau đó cho nước vào và trộn ướt

Quá trình dỡ sản phẩm ra khỏi thùng trộn bằng phương pháp lật thùng trộn nên

đổ tương đối sạch, nhưng động tác lật thùng và kéo thùng về vị trí nạp liệu cần lựclớn Vì vậy kiểu này chỉ áp dụng cho các loại máy trộn có dung tích thùng < 250 (lít)

2.2.1.2 Máy trộn bê tông hình quả trám

Loại máy trộn này thường có dung tích thùng tương đối lớn Đối với máy trộnđộc lập dỡ liệu theo kiểu lật thùng nhờ xilanh thủy lực hoặc hơi ép có dung tích từ

(750÷1000) l, còn thùng lắp trên xe vận chuyển BTXM có dung tích từ (2500÷8000)l,

trộn theo kiểu tự do với quá trình dỡ liệu bằng cách quay ngược thùng trộn so vớichiều quay khi trộn và khi vận chuyển

Thành phần cốt liệu được nạp vào thùng nhờ cơ cấu kéo nâng gầu tiếp liệu Đốivới xe vận chuyển hoặc xe trộn bê tông thường nạp vào thùng các hỗn hợp đã đượctrộn tại các nhà máy sản xuất BTXM

Cơ cấu nghiêng để dỡ sản phẩm có hai loại: Loại dùng hệ thống thủy lực và loạidùng hệ thống hơi ép

Sơ đồ động của máy trộn bê tông có điều khiển nghiêng lật thùng bằng xi lanhthủy lực:

Hình 2.2 Sơ đồ máy trộn bê tông hình quả trám

Các cánh trộn được bố trí trong thùng trộn có góc nghiêng (30÷60)0 Các bộphận dẫn động quay thùng trộn, cấp liệu, và quay nghiêng thùng để dỡ sản phẩm hoạtđộng độc lập và do từng động cơ hoặc xi nhanh thủy lực đảm nhiệm

2.2.2 Máy trộn bê tông cưỡng bức

Các máy trộn bê tông cưỡng bức hoạt động có tính chất chu kỳ và dỡ sản phẩmqua đáy thùng trộn Máy trộn được sử dụng để trộn bê tông khô trong các xưởng bêtông đúc sẵn hoặc bê tông ướt có yêu cầu chất lượng cao vì quá trình trộn rất nhanh,trộn đều, đồng thời tiết kiệm được từ (20÷30)% xi măng

Hiện nay người ta thường chế tạo hai loại máy cơ bản: Máy trộn cưỡng bức kiểuroto và máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh

- Loại máy trộn cưỡng bức kiểu roto: Cánh trộn được bố trí trên trục roto (cánhtrộn quay tròn) và thùng trộn đứng yên

- Máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh: Cánh trộn quay kiểu hành tinh cùng chiềuhoặc ngược chiều nhau hoặc có cánh trộn phụ quay kích hoạt Thùng trộn đứng yênhoặc có loại thùng trộn quay

Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo máy trộn bê tông kiểu roto

a) Máy trộn dẫn động từ bên ngoài; b) Máy trộn kiểu dẫn động có hộp giảm tốc đặt bên trong; c) Sơ đồ bố trí các cánh trộn; d) Cơ cấu treo đàn hồi của các cánh trộn vào trục quay.

1-Thùng trộn; 2-Trục trộn; 3-Truyền động bánh răng; 4-Bộ truyền đai; 5-Động cơ; 6-Cánhtrộn; 7-Cánh làm sạch thành thùng trộn; 8-Ống dẫn nước; 9-Cửa cấp liệu; 10-Xilanh mở cửadỡliệu; 11-Cửa dỡ liệu; 12-Bộ truyền động kiểu bánh răng hành tinh hai cấp; 13-Khớp nối;14-Các tấm tăng cường của thùng trộn

Loại máy trộn này thường có thùng trộn hình vành khăn và các cánh trộn được

bố trí ở các vị trí có bán kính khác nhau, sao cho mỗi vòng quay chúng có ít nhất mộtlần quét qua toàn bộ khoang thùng trộn (hình 2.3c) Để đảm bảo sự liên tục của hỗnhợp theo phương hướng kính, góc nghiêng của các cánh trộn được lựa chọn sao chomột số cánh trộn hướng vật liệu ra ngoài và số còn lại hướng vào trong Cơ cấu treocác cánh trộn thường dùng kiểu đàn hồi (hình 2.3d), mục đích để cho các hạt vật liệukhông bị kẹt vào khe hở giữa cánh trộn và đáy thùng trộn

Thùng trộn của các máy trộn kiểu roto thường có dạng hình khăn và bộ truyềnđộng có thể được bố trí vào không gian phía đáy thùng hoặc bên trong thùng để tiếtkiệm không gian

Việc cấp liệu vào thùng đươc thực hiện qua cửa (9), các đường dẫn nước (8)đảm bảo việc đưa nước vào trong thùng (các chất phụ gia thường được trộn với nước

và được đưa vào thùng)

Sản phẩm được dỡ qua đáy thùng bằng cửa (11) Việc đóng mở cửa dỡ (11) vớicác máy cỡ nhỏ dùng xi lanh khí nén, với các máy cỡ lớn dùng xi lanh thủy lực

b Máy trộn cưỡng bức có cánh trộn quay kiểu hành tinh

Hình 2.4 Dẫn động máy trộn bê tông có cánh trộn quay kiểu hành tinh và quỹ đạo

chuyển động của các cánh trộn.

a)Máy trộn dẫn động ngược chiều; b) Máy trộn dẫn động cùng chiều

1-Thùng trộn; 2-Cánh trộn chuyển động hành tinh; 3-Cánh trộn làm sạch thành thùng trộn; Cánh trộn có chuyển động tròn; 5-Bộ cánh trộn hành tinh; 6-Cụm cánh trộn trung tâm; 7-Bánh răng trung tâm; 8-Vành răng cố định; 9-Động cơ; 10-Hộp giảm tốc; 11-Bộ truyền trụcvít-bánh vít

4-Động cơ (9) qua hộp giảm tốc (10,11) làm cho cụm cánh trộn trung tâm (6) quayquanh thùng trộn với số vòng quay ω1=(8-25)v/ph

Chuyển động của bộ trộn hành tinh có được là do chuyển động từ động cơ đến

bộ truyền động hành tinh qua hệ bánh răng trung tâm (7) ăn khớp với bánh răng (8)làm trục (5) gắn cánh trộn (2) quay Số vòng quay cánh trộn xung quanh trục riêngcủa nó là ω2, có tốc độ gấp từ (3 -6) lần số vòng quay trục trung tâm

Trong máy trộn ngoài cánh trộn hành tinh còn bố trí các cánh trộn (3, 4,6) thựchiện chuyển động tròn quay xung quanh trục trung tâm Nhiệm vụ của nó (cánh trộn4) một phần là trộn cùng với cánh trộn hành tinh, phần khác (cánh trộn 3) còn làmnhiệm vụ làm sạch thùng

Máy trộn roto có cánh trộn trộn quay kiểu hành tinh trộn bê tông có hiệu quảcao, chất lượng bê tông tốt

2.2.2.2 Máy trộn trục nằm ngang

Máy trộn loại này có hình dạng giống hình con rùa nên nó còn được gọi là “máytrộn hình con rùa” Máy trộn loại này cánh trộn chuyển động theo phương vuông gócvới trục với cung một bán kính, vì vậy hình thành dòng khỗn hợp di chuyển theophương dọc trục trộn là do các cánh đặt nghiêng thực hiện Góc nghiêng các cánh vớiphương hướng kính thường có giá trị từ (400- 500)

Hình 2.5 Máy trộn bê tông hai trục nằm ngang

a,b)Kết cấu cánh trộn; c,d) Sơ đồ động đối với máy trộn có truyền động bằng hộp giảm tốchoặc truyền động xích; 1-Thùng trộn; 2-Trục; 3-Cánh trộn; 4-Cơ cấu dỡ liệu; 5-Động cơ;6-Truyền động đai; 7-Bộ truyền bánh răng; 8-Cặp bánh răng đồng tốc; 9-Đĩa xích; 10-Xíchtruyền động

Trên (hình 2.5) thể hiện sơ đồ cấu tạo của hai trục nằm ngang Trên trục trộn cógắn các cánh trộn đặt nghiêng các góc khác nhau, hai trục quay ngược chiều nhau tạocho dòng vật liệu di chuyển theo chiều mũi tên như hình vẽ Với máy trộn hai trụckhoảng giữa của thùng thuộc về vùng ảnh hưởng của cả hai trục trộn, vì vậy để tránh

va đập người ta phân bố cánh trên hai trục theo những khoảng chia khác nhau Tốc độquay của hai trục khoảng từ (20-60)v/ph

Với các máy trộn cỡ nhỏ người ta dỡ vật liệu bằng cách nghiêng thùng, với cácmáy cỡ vừa và lớn người ta làm cửa dỡ ở dọc đáy thùng trộn, việc đóng mở cửa bằng

xi lanh thủy lực để quay hoặc kéo cửa dỡ liệu

2.2.2.3 Năng suất của máy trộn bê tông làm việc theo chu kỳ

Năng suất của máy trộn bê tông kiểu chu kỳ được xác định theo công thức:

tg

sx f m k V

Trong đó:

Vsx − Dung tích sản xuất của thùng trộn (m3), là thể tích của bê tông trước khi trộn

f − hệ số xuất liệu, và được xác định bằng công thức sau sx

m − Số mẻ bê tông được trộn trong 1 giờ, được xác định bằng công thức sau:

3 2 1

3600

t t t

m

++

=t1 − Thời gian chất liệu; t1 = (15 ÷20)s

t2 − Thời gian trộn hỗn hợp; t1 = (60 ÷120)s

t3 − Thời gian xả liệu; t1 = (10 ÷20)s

ktg: Hệ số sử dụng thời gian

2.2.3 Máy trộn liên tục

Máy trộn bê tông liên tục là loại máy được sử dụng rộng rải trong các công trìnhxây dựng đòi hỏi khối lượng bê tông lớn Máy trộn hoạt động liên tục để đảm bảo sảnxuất ra hỗn hợp bê tông có năng suất của máy cao có thể đạt tới 120 m3/h.

Hình 2.6 Máy trộn bê tông liên tục

a) Sơ đồ động; b) Cấu tạo tổng thể; c) Mặt cắt qua thùng và trục trộn; d) Kết cấu của trục và cánh trộn; 1.Thùng trộn; 2 Cánh trộn; 3 Cửa dỡ sản phẩm; 4 Xilanh đóng - mở cửa dỡ; 5 Hộp

giảm tốc; 6 Bộ truyền đai; 7 Động cơ

Nguyên lý làm việc: Động cơ điện (7) hoạt động, thông qua bộ truyền động đai(6), hộp giảm tốc (5), cặp bánh răng (4) để dẫn động hai trục trộn Hỗn hợp cần trộnđược nạp vào qua máng cấp liệu Nhờ cánh trộn (2) có cấu tạo đặc biệt và được bố trítheo các hướng và vị trí thích hợp mà phối liệu trong thùng không những được trộnđều mà còn chuyển động dần về phía của dỡ sản phẩm (3) Chiều dài của thùng trộnphải đảm bảo sao cho thời gian phối liệu đi từ đầu này sang đầu kia của thùng trộnbằng thời gian trộn đều vật liệu

2.3 Thiết bị định lượng thành phần bê tông

2.3.1 Thùng đong nước

Các máy trộn bê tông độc lập đều sử dụng thùng đựng nước để khống chế lượngnước cho vào máy trộn Ta xét một loại thùng đong nước phổ biến nhất sau:

a) Sơ đồ cấu tạo:

Mực nước trong thùng sẽ tụt dần cho tới khi ngang bằng miệng ống điều chỉnh(4) thì ngừng chảy Lúc này áp lực ngoài trời qua ống (4) vào ống (5) tác dụng lên ống(7) làm cho áp lực ở ống chính lớn hơn áp lực nước trong thùng Như vậy, khối lượngnước cần đưa vào thùng trộn là khối lượng nước ở phía trên ống di động, do đó muốnkhống chế chính xác lượng nước đưa vào thùng trộn cần nạp đầy nước vào thùngđong Muốn lấy lượng nước ra nhiều hay ít chỉ cần khống chế vị trí ống di động Nhưvậy, khi ống điều chỉnh ở vị trí dưới (III) nước lấy ra ít hơn

2.3.2 Định lượng các thành phần khác: (xem phần định lượng BTXM)

2.4 Xe ô tô và vận chuyển bê tông xi măng

2.4.1 Khái niệm

Ô tô trộn và vận chuyển bê tông (gọi là vận chuyển bê tông) dùng để vận chuyển

bê tông ở cự ly dài từ vài km đến vài chục km Trong quá trình vận chuyển, thùngchứa bê tông quay để đảm bảo chất lượng bê tông

Xe vận chuyển bê tông có dung tích thùng từ (2 ÷ 8)m3 và theo kiểu truyền độngquay thùng hiện nay được sử dụng 2 kiểu: truyền động cơ học và truyền động thủy lực

Ô tô vận chuyển bê tông thực chất là một máy trộn có thùng hình quả trám đượcđặt trên satxi của ô tô Bên trong thùng trộn thường đặt các cánh trộn hình xoắn ốc.Các cánh trộn này có nhiệm vụ trộn đều hỗn hợp bê tông có trong thùng trộn để tránhhiện tượng phân tầng Khi di chuyển, thùng trộn quay trộn bê tông theo kiểu tự do,nhờ hệ thống truyền động quay thùng và lúc này bê tông có xu hướng chuyển động vềphía đáy thùng Khi đến nơi cần lấy hỗn hợp bê tông ra thì cho thùng quay theo chiềungược lại, bê tông sẽ được đưa ra khỏi thùng nhờ hệ thống cánh trộn

Khi vận chuyển hỗn hợp BT ở cự li ngắn, người ta đổ BT đã được trộn vàothùng và cho thùng quay với vận tốc nhỏ để đảm bảo hỗn hợp BT không bị phân tầng

và đông kết

Khi cần vận chuyển hỗn hợp BT ở cự li xa, người ta đổ hỗn hợp BT khô chưatrộn đã được định lượng vào thùng trộn Trong quá trình di chuyển thùng trộn sẽ tiếnhành trộn vật liệu với nước

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Đa số các máy trộn bê tông hiện nay dùng truyền động thủy lực vì nó có ưu điểm

là kết cấu gọn nhẹ, tính thẩm mỹ cao, làm việc êm dịu với độ tin cậy cao và khả năngvượt tải lớn

Để quay thùng trộn, dùng động cơ thủy lực cung cấp nguồn động lực từ bơmthủy lực Dẫn động cho bơm làm việc và được trích công suất từ động cơ ô tô Vậtliệu chưa trộn được định lượng đưa vào thùng trộn Trong quá trình di chuyển thùngtrộn sẽ tiến hành trộn vật liệu với nước Như vậy ô tô vận chuyển bê tông vừa có thểtrộn bê tông vừa vận chuyển bê tông

Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo ô tô vận chuyển bê tông

Tuy nhiên hiện nay nước ta vẫn sử dụng ô tô vận chuyển hỗn hợp bê tông ximăng truyền động cơ học Để quay thùng trộn người ta dẫn động trực tiếp qua hộpgiảm tốc hoặc truyền động xích Nguồn động lực cấp cho thùng trộn làm việc đượctrích từ động cơ ô tô hoặc người ta dẫn động bằng một động cơ đốt trong riêng biệt Khi vận chuyển hỗn hợp bê tông ở cự ly ngắn, người ta đổ bê tông đã trộn vàothùng và cho thùng quay với tốc độ nhỏ để đảm bảo hỗn hợp bê tông không bị phântầng và đông kết

Khi vận chuyển hỗn hợp bê tông ở cự ly dài, người ta đổ hỗn hợp bê tông khôchưa trộn nhưng đã được định lượng vào thùng trộn Trong quá trình di chuyển thùngtrộn sẽ tiến hành trộn vật liệu với nước Như vậy ô tô vận chuyển bê tông vừa trộn bêtông vừa vận chuyển bê tông

Sơ đồ hệ thống truyền động cơ học của thùng trộn đặt trên xe ô tô:

12 Đường nước vào máy bơm;

13 Đường nước ra máy bơm;

Nhược điểm là khó khống chế được số lượng bê tông trong lúc vận chuyển, thànhphần bê tông bị hạn chế trong trong phạm vi nhất định (cốt liệu không được to quá, khốilượng bê tông không nhỏ quá) phải tốn công rửa sạch máy và đường ống sau khi dùng, cự

ly vận chuyển ngắn và yêu cầu trình độ công nhân quản lý và sử dụng cao…

2.5.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.5.2.1 Máy bơm hỗn hợp BTXM kiểu piston

a.Máy bơm 1 piston.

- Sơ đồ cấu tạo

- Quá trình hút bê tông

vào xi lanh (H.a)

- Quá trình đẩy bê tông

vệ Khi hư hỏng chỉ cần thay áo xilanh chứ không cần phải thay xilanh Để giảm bớt

ma sát và tránh vữa ăn mòn áo xilanh, trong khi piston làm việc, luôn luôn có nướctưới ra rửa sạch phần áo xilanh ở đằng sau piston.

Van hút và van đẩy bê tông thuộc loại van xoay dùng để đóng mở đường dẫn bêtông vào xilanh và đẩy bê tông vào ống dẫn Nó làm việc được là nhờ sự truyền lựccủa cơ cấu liên động và thanh kéo

Khi piston kéo ra thì van hút mở, van đẩy đóng lại, bê tông được đẩy vào thìngược lại van hút đóng, van đẩy mở do đó bê tông được đẩy vào ống dẫn Để tránhhiện tượng kẹt đá làm hư hỏng van và để bê tông luôn ở trạng thái lưu động, không bịphân tầng người ta làm các van đó không bao giờ đóng kín hoàn toàn mà luôn có mộtkhe hở nhỏ

Thiết bị trộn bê tông là một trục quay, trên có gắn những cánh sắt, đặt trong phễutiếp liệu, dùng để trộn lại bê tông làm cho nó không bị đông kết và phần tầng

b Máy bơm 2 piston

- Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.11 Máy bơm bê tông kiểu piston

1 Khoang nạp; 2,2’ Xilanh- Piston bơm; 3 Van chữ S; 4 Ống dẫn bê tông

Sau đó, van quay đi một góc đến chu kỳ tiếp theo Lúc này, van chữ S lại nối xilanh (2’) với ống dẫn số (4), còn xi lanh (2) được thông với khoang nạp (1) Bê tôngđược bơm từ xi lanh (2’), qua van theo ống dẫn số (5) đến nơi sử dụng

Bơm bê tông kiểu piston đặt trên ô tô được gọi là xe bơm bê tông, có tính cơđộng cao và được dùng trong các công trình có khối lượng bê tông phân tán

Bơm bê tông đặt trên các giá đỡ gọi là trạm cố định, khi làm việc đặt tĩnh tại một

vị trí Loại này thường được sử dụng trong thi công cầu hoặc các công trình với khốilượng bê tông lớn

c Năng suất

Năng suất của máy bơm bê tông:

Đối với loại bơm 1 piston:

Đối với loại bơm 2 piston:

N = 2.60.F.s.n.ktt.ktg (m3/h) (2.3)Trong đó: F : Tiết diện của piston (m2)

s : Hình trình của piston ( m)

n : Số lần bơm trong 1 phút của 1 piston

ktt: Hệ số tổn thất do việc hút bê tông vào không đầy và đẩy ra không sạch ktg : Hệ số sử dụng thời gian

2.5.2.2 Máy bơm HHBTXM kiểu Roto

Khi rô to của thùng cấp liệu (3) quay, bê tông từ thùng chứa sẽ bị roto quấn theo

và được đẩy chạy dọc theo ống đàn hồi (4) Roto (5) của bơm sẽ quay nén bê tông từống (4) vào ống đàn hồi (2) và đẩy vào ống cao áp (1) để dẫn bê tông tới nơi sử dụng.Ống dẫn bê tông của bơm roto thường hay dùng là loại ống cao su (ống mềm)chất lượng cao Nhờ sự đàn hồi của ống được đều đặn, nên chất lượng bê tông khibơm tốt hơn là ống cứng Loại bơm này có nhược điểm là ống đàn hồi nhanh bị hưhỏng, áp lực bơm thấp, loại này thường dùng để bơm vữa BT

1 Ống dẫn bê tông cao áp;

2 Ống đàn hồi của bơm;

3 Thùng cấp liệu;

4 Ống đàn hồi;

5 Roto của bơm

Hình 2.12 Bơm bê tông kiểu roto

2.6 Máy và thiết bị đầm lèn bê tông xi măng

2.6.1 Công dụng và phân loại

2.6.1.1 Công dụng

Máy đầm bê tông dùng để làm chặt các hạt cát, đá, xi măng trong khối bê tông,

do đó làm tăng cường sức bền của bê tông Sử dụng máy đầm bê tông không nhữngnăng suất cao mà còn làm cho khối bê tông chóng đông kết, đảm bảo chất lượng

Máy đầm bê tông đều được thiết kế theo nguyên lý chấn động để làm giảm masát và lực dính giữa các hạt, do trọng lượng bản thân chúng tự xếp chặt lại với nhau.Phương pháp gây chấn động thường có hai loại: Dùng bánh lệch tâm quay với tốc độcao, hoặc dùng vật nặng dao động với tần số lớn Động lực dùng cho bánh lệch tâmhoặc vật nặng dao động có thể là sức điện, điện từ, không khí nén hay động cơ đốttrong, nhưng thông thường là dùng động cơ điện để quay bánh lệch tâm

2.6.1.2 Phân loại

Căn cứ vào vị trí máy đầm bê tông tác dụng vào khối bê tông có thể chia máyđầm bê tông ra thành 4 loại như sau:

Hình 2.13 Các vị trí đặt máy đầm

a Đầm mặt (hình 2.13a)

Máy đầm được đặt trực tiếp lên trên khối bê tông, hướng truyền lực rung động từtrên xuống dưới Phương pháp này thường dùng để đầm các khối bê tông có bề mặtphủ lớn và chiều dầy nhỏ như sàn nhà mặt đường bê tông…

b Đầm trong (đầm chiều sâu) (hình 2.13b)

Quả đầm được đặt sâu trong khối bê tông, trong quá trình làm việc quả đầm sẽtruyền lực rung động ra xung quanh Phương pháp này thường dùng để đầm các khối

bê tông dày hoặc diện tích nhỏ như cột, dầm, móng nhà, mố cầu, trụ cầu…nơi mà đầmmặt không tác dụng tới được

c Đầm cạnh (hình 2.13c)

Quả đầm (là một động cơ gây rung) được ốp chặt vào ván khuôn bên cạnh khối

bê tông, trong quá trình động cơ gây rung làm việc lực rung động do động cơ sinh ratruyền qua ván khuôn làm cho bê tông được lèn chặt Phương pháp này thường dùng

để làm các khối bê tông lớn như: Trong công nghệ đúc dầm cầu, dùng ốp vào các ban

xe đựng bê tông hoặc những khối bê tông mà nơi đó khó sử dụng loại đầm bề mặt vàđầm trong như các cọc bê tông cốt thép dầy và các vòng bê tông cốt thép…

Ngoài các phương pháp rung thuần túy, người ta còn kết hợp các phương phápkhác nhau để làm chặt hỗn hợp bê tông như:

a) b) c)

Hình 2.14 Các phương pháp làm chặt khối bê tông

- Phương pháp va – rung (Hình 2.14a)

Phương pháp này bê tông vừa được đầm lèn do áp lực của chày (1) vừa được lènchặt theo phương thẳng đứng của chày do rung động nên bê tông có độ bền cao.Ngoài ra biên dạng của mặt chày ép sẽ tạo ra hình dạng bề mặt của cấu kiện.

- Phương pháp cán rung (Hình 2.14.b)

Hỗn hợp bê tông trong khuôn (2) được làm chặt vừa bằng rung động của bànrung (1) vừa được cán chặt bằng trục cán (3) Trong quá trình làm việc, bàn khuôn (2)được rung động và bề mặt của cấu kiện cũng được định dạng do mặt trục cán (3).Phương pháp này cho sản phẩm chất lượng cao và nó có thể cơ giới hóa, tự động hóaquá trình tạo hình

- Phương pháp rung đứng (Hình 2.14c)

Theo phương pháp này chỉ có phần lõi (1) của khuôn dao động theo phươngthẳng đứng Phần khuôn ngoài được tăng cường để căng được cốt thép ứng suất khitạo hình

2.6.2 Cấu tạo máy đầm

2.6.2.1 Máy đầm mặt

a Đầm bàn

1-Bộ gây chấn động; 2-Bànsắt; 3-Cần điều khiển 4-Khối lệch tâm; 5- Roto

Hình 2.15 Cấu tạo chung của máy đầm bàn

Bộ gây rung động là một động cơ điện kiểu rôto lồng sóc, hai đầu trục của rôtođược lắp chặt với hai quả lệch tâm (hình 2.15) Khi rôto quay thì quả lệch tâm quaytheo gây ra lực li tâm làm cả đầm rung lên Lực rung động sẽ truyền qua bàn (2)xuống bê tông cần đầm lèn

Thời gian đầm tại chỗ của đầm từ (15-20) giây; chiều sâu tác dụng của đầmkhoảng (20-25)cm

Đầm có thể tự di chuyển trong quá trình làm việc và thanh (3) để điều khiểnhướng di chuyển của đầm

b Đầm thước

Cấu tạo của đầm thước được thể hiện trên (hình 2.16)

Hình 2.16 Đầm thước và cách bô'trí đầm thước

1-Động cơ điện; 2-Dầm sắt chữ I; 3-Hộp chia công suất;

4-Bộ gây rung động; 5-Gối dỡ trục truyền động; 6-Dây xích

Đầm có cấu tạo tương tự như đầm bàn, chỉ khác ở chỗ bàn sắt được thay thếbằng một dầm sắt hoặc gỗ bịt sắt dài (2-4)m Các bộ phận gây rung động (4) được đặt

ở trên dầm Hai đầu dầm có đặt hai động cơ (1) và truyền chuyển động cho các bộrung động bằng các trục truyền động qua hộp chia công suất (3) và ụ đỡ (5)

Đầm thước thường lắp trên các loại máy rải bê tông asphalt, tổ hợp máy rải bêtông xi măng

Đầm thước rất thích hợp với việc đầm các khôi bê tông mỏng, hẹp và dài nhưmặt đường bê tông hoặc đường sân bay.v.v Khi di chuyển, bàn đầm (thước đầm)được treo lên máy cơ sở bằng các dây xích (6) Động cơ (1) có thể là động cơ điện,

mô tơ thuỷ lực hoặc động cơ hơi ép

Hình 2.17 Cấu tạo đầm dùi trục mềm

Cấu tạo của đầm gồm động cơ điện (1) có quai để cầm khi làm việc và có thể kéo

trượt đi dễ dàng, trục mềm (2) để truyền lực theo mọi hướng, quả đầm (3) ở trong có

đặt bộ phận gây chấn động Ruột của trục mềm làm bằng nhiều thanh thép hoặc sợithép được bó hoặc tết lại với nhau, ngoài bọc bằng vỏ thép, cuốn giống như lò xo đểcho mềm và dễ uốn Ngoài cùng được bọc bởi một ống ghen cao su để bảo vệ và cáchđiện Như vậy trục mềm có cấu tạo giống như một dây phanh xe máy, một đầu củatrục mềm được nối vối động cơ điện, đầu kia được nối vào trục của bộ phận gây rung Quả đầm có hình dạng như một chày sắt nên gọi là đầm chày, phía ngoài là vỏsắt, phía trong là trục lệch tâm gây rung động(hình 2.18) và có thể lợi dụng sự vachạm của một trục lắc quay bên trong kiểu hành tinh (hình 2.19).

Hình 2.18 Cấu tạo đầm dùi trục mềm kiểu trục lệch tâm

a) Cấu tạo tổng thể; b) Kết cấu quả đầm, 1-Động cơ điện; 2-Trục mềm; 3-Quả đầm; 4-Quai xách.

Hình 2.19 Cấu tạo quả đầm có trục lắc quay kiểu hành tinh

Nhược điểm chủ yếu của đầm dùi trục mềm là ma sát giữa trục và vỏ lớn nên tổnhao công suất của động cơ lớn, khả năng truyền lực không được xa (thường chiều dàitrục mềm chỉ dài tối đa 20m)

b Đầm chày loại cán cứng

Để khắc phục những nhược điểm nói trên của loại đầm dùi trục mềm, người tachế tạo loại đầm chày cán cứng (hình 2.20)

Hình 2.20 Hình dạng chung và cấu tạo của đầm chày cán cứng

1-Dây dẫn điện; 2-Công tắc; 3-Cán; 4 -Quả đầm;

5-Động cơ điện; 6- Qủa lệch tâm; 7-Ống đàn hồi; 8-Khớp nối

Đặc điểm của loại đầm này là động cơ và bộ phận gây rung động đều được đặt

bên trong quả đầm Phía trên quả đầm nối vối một cán cứng dùng để điều khiển quảđầm Dây dẫn điện được luồn qua cán nối với động cơ đặt ở bên trong quả đầm Để

giảm bớt lực chấn động truyền lên cán làm mỏi tay người điều kiển, quả đầm và cánđầm được nối với nhau qua một ống đàn hồi bằng cao su (7).

Ưu điểm của loại đầm chày cán cứng là hiệu suất truyền lực cao, phạm vi phục

vụ rộng và có thể hoạt động đồng thời cùng lúc với nhiều quả đầm cùng tác dụng, rấtphù hợp để đầm các khối bê tông lớn có cốt thép tương đối thưa Để đầm móng vàtường chắn các đập nước, người ta thường dùng một tổ hợp nhiều quả đầm loại này

để lắp trên một khung sắt có thể nâng hạ hoặc di chuyển

Tần số chấn động của đầm khoảng 2840 lần/phút; thời gian đầm tại chỗ từ(10÷20) giây; bán kính tác dụng từ (40÷60)cm

2.6.2.3 Bàn rung

a Bàn rung dao động tròn (rung vô hướng)

Bàn rung dao động tròn hay còn gọi là bàn rung vô hướng trong mặt phẳngthẳng đứng

Trên (hình 2.21) thể hiện sơ đồ cấu tạo của bàn rung có bộ phận gây rung làđộng cơ rung và (hình 2.22) thể hiện cấu tạo của bàn rung có bộ phận gây rung là trụctrên đó có gắn các khối lệch tâm Trục này được dẫn động từ động cơ điện qua bộtruyền động xích

Bàn rung gắn với khuôn tạo hình khối bê tông đúc được đặt trên các gối đàn hồi(gối lò xo hoặc gối cao su)

Các bộ phận gây rung sẽ truyền lực rung động cho bàn - khuôn để làm chặt hỗn

hợp bê tông cần đầm lèn Tần số dao động của bàn rung này thường từ (1500-3000)

vòng/phút, với biên độ dao động từ (0,3-0,4)mm

Bàn rung dao động tròn có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sử dụngđơn giản, được sử dụng để chế tạo các cấu kiện bê tông phẳng mà chiều rộng khônglớn và cường độ của hỗn hợp bê tông trung bình

Do biên độ dao động của bàn rung loại này không đồng đều theo chiều rộng vàchiều cao của khuôn tạo hình do vậy hỗn hợp bê tông được dầm lèn không đồng đều

và chất lượng của cấu kiện sản phẩm giảm nếu có chiều rộng và chiều cao lớn

Bàn rung có bộ gây rung là trục gắn các khối lệch tâm