Đồ Án Tốt Nghiệp Xe Vận Chuyển Bê Tông XM 10 m3

Vì công trường xây dựng thường cách xa trạm trộn nên bên cạnh chothêm phụ gia vào bê tông thì trong quá trình vận chuyển thùng chứa quay để chống bêtông đông cứng.. Xe có chức năng vừa t

Lời nói đầu

Nước ta đang trên đà phát triển với tốc độ nhanh về kinh tế Ngành nông nghiệpđang được chuyển đổi thành các ngành công nghiệp mới, có quy mô hiện đại pháttriển hơn nhiều Các ngành công nghiệp theo xu thế chung hợp tác với các công tynước ngoài để nhận được chuyển giao công nghệ, đồng thời các công ty cũng tiếnhành nội địa hóa từng khâu sản suất để giảm giá thành sản phẩm Vì ngành chế tạomáy của nước ta còn chưa phát triển nên mức độ nội địa hóa bị hạn chế Vì vậy để đápứng nhu cầu trong nước bên cạnh hình thức lắp ráp trong các công ty liên doanh, cáccông ty mua linh kiện, bộ phận máy rời, sau đó tiến hành lắp ráp theo nhu cầu củamình Cách làm này sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm so với nhập nguyên sản phẩm Với tốc độ phát triển kinh tế, đô thị hóa ngày càng cao, nhu cầu về các loại xechuyên dụng cũng tăng lên Trong đó có các xe chuyên dụng trong lĩnh vực xây dựng

Xe chuyên dụng có cấu tạo và hoạt động phức tạp, các xe hầu như đều được nhậpkhẩu nguyên chiếc với giá thành rất cao

Trong xây dựng, vật liệu lớn nhất là bê tông Có nhiều công trường xây dựng ở cácđịa điểm khác nhau vì vậy để nâng cao năng suất, các trạm trộn bê tông được lắp đặt

Bê tông từ trạm trộn được đưa đến các công trường xây dựng bằng các xe trộn bê tôngchuyên dụng Vì công trường xây dựng thường cách xa trạm trộn nên bên cạnh chothêm phụ gia vào bê tông thì trong quá trình vận chuyển thùng chứa quay để chống bêtông đông cứng

Từ đó cho thấy, xe trộn bê tông hiện nay đóng một vai trò hết sức quan trọng trongngành xây dựng nói riêng và thực hiện mục tiêu hiện đại hóa để thúc đẩy nền kinh tếnói chung Do đó, với đề tài “Tính toán, thiết kế xe vận chuyển bê tông xi măng dungtích 10 m3 “ của em là một đề tài rất hay Tuy nhiên, trong quá trình tìm tài liệu về loạinày e đã gặp rất nhiều khó khăn nhưng nhờ sự cố gắng và giúp đỡ nhiệt tình của thầyhướng dẫn là: TS Nguyễn Văn Trung, giảng viên trường đại học GTVT mà em có thểhoàn thành đồ án tốt nghiệp này đúng tiến độ và nội dung Em xin chân thành cảm ơnthầy !

MỤC LỤC

Lời nói đầu………1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VÀ CÔNG DỤNG VỀ XE VẬN CHUYỂN BÊ TÔNG XI MĂNG……… 4

1.1 Tổng quan và công dụng về xe vận chuyển bê tông xi măng… ……….4

1.1.1 Tổng quan……… 4

1.1.2 Công dụng………4

1.2 Phạm vi sử dụng….……… 4

1.2.1 Trên thế giới……….4

1.2.2 Ở Việt Nam……… 5

1.2.3 Phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc của xe vận chuyển bê tông xi măng………6

1.2.3.1 Phân loại……… 6

1.2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế………8

1.2.3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc……….12

1.2.3.4 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy……….12

1.3 Nhiệm vụ và mục tiêu của thiết kế……… 13

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY……… 14

2.1 Xác định dung tích hình học và khối lượng thực tế của thùng trộn……….14

2.1.1 Tính kiểm tra bền kết cấu thùng……….14

2.1.2 Tính thể tích thùng trộn……… 21

2.1.3 Tính khối lượng bản thân thùng trộn……….22

2.2 Xác định tọa độ trọng tâm thùng trộn……….24

2.3 Xác định mô men quay thùng……….25

2.3.1 Xác định mô men cản lăn của các ổ đỡ……….26

2.3.2 Xác định mô men quán tính của thùng trộn……… 27

2.3.3 Xác định mô men cản giữa bê tông và thùng trộn………27

2.3.3.1 Xác định mô men cản Mtt 29

2.3.3.2 Xác định mô men cản Mct………33

2.4 Giá đỡ thùng trộn……….35

2.5 Lựa chọn xe cơ sở……….35

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG TRỘN, THÙNG CẤP NƯỚC, PHỄU CÁP VÀ DỠ LIỆU………38

3.1 Tính toán bền thùng trộn………38

3.1.1 Tính toán các phản lực tại gối……… 38

3.1.2 Kiểm tra bền……… 42

3.2 Tính toán kiểm tra bền cánh gạt……….45

3.3 Tính toán thiết kế thùng cấp nước……… 48

3.4 Hệ thống phễu nạp dỡ liệu……… 50

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG…………52

4.1 Hệ thống dẫn động……… 52

4.2 Sơ đồ mạch thủy lực………52

4.2.1 Bố trí chung sơ đồ dẫn động thùng trộn……….52

4.2.2 Sơ đồ mạch thủy lực……… 55

CHƯƠNG V LẬP BẢN QUY TRÌNH CHẾ TỌA CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH VÀ LẬP QUY TRÌNH LẮM DỰNG VẬN HÀNH MÁY……… 59

5.1 Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình……… 59

5.2 Quy trình lắp dựng vận hành máy……… 73

5.3 Quy trình bảo dưỡng máy………76

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 80

Chương I: TỔNG QUAN VÀ CÔNG DỤNG VỀ XE VẬN CHUYỂN BÊ

Xe vận chuyển bê tông có chức năng vừa trộn vừa vận chuyển Khi vận chuyển cự

li ngắn, người ta đổ bê tông đã trộn vào thùng ( khoảng 75% ÷ 80% dung tích thùng)

và quay chậm (3 ÷ 4 vòng/ph) để đảm bảo bê tông không bị phân tầng, đông kết Khivận chuyển đi xa, người ta đổ cốt liệu khô chưa trộn vào thùng ( 60% ÷ 70% dung tíchthùng) trong khi vận chuyển, thùng trộn quay trộn điều cốt liệu với nước thành bê tôngđồng nhất (10 ÷ 12 vòng/ph ), tới nơi làm việc có thể đổ ra dùng ngay

1.1.2 Công dụng

Xe vận chuyển bê tông xi măng là xe chuyên dùng để vận chuyển bê tông từ trạmtrộn đến nơi thi công (từ vài km đến vài chục km ) Xe có chức năng vừa trộn vừa vậnchuyển, tùy theo khoảng cách đến nơi thi công mà xe có chế độ sao cho phù hợp.Trong quá trình vận chuyển, thùng chứa bê tông được quay để đảm bảo chất lượng của

bê tông

1.2 PHẠM VI SỬ DỤNG

1.2.1 Trên Thế Giới

Ở các nước phát triển, xe vận chuyển bê tông là lĩnh vực quan trọng ngày càngđược nghiên cứu, phát triển, sản xuất và hiện đại hóa Các nước đi đầu trong lĩnh vựcsản xuất xe vận chuyển bê tông như Nhật Bản, Hàn Quốc, Mĩ, Trung Quốc ….Với cáchãng xe sản xuất nổi tiếng như Huyndai, Daewoo, Howo….đã xuất khẩu đi khắp cácnước trên thế giới.

1.2.2 Ở Việt Nam

Hiện nay, nước ta nhu cầu về phát triển đô thị ,cơ sở hạ tầng, các công trình cầucống…ngày càng nhiều, do đó,nhu cầu để vận chuyển bê tông xi măng tới các nơi thicông là rất lớn Tuy nhiên, nước ta còn lạc hậu vẫn chưa thể chế tạo nguyên cả xe vậnchuyển bê tông xi măng nên nhu cầu nhập khẩu các loại xe vận chuyển bê tông ximăng rất nhiều Ở nước ta hiện nay các loại xe vận chuyển bê tông xi măng rất phongphú đến từ nhiều hãng khác nhau trên thế giới như Huyndai, Howo, Daewoo… Dướiđây là một số hình ảnh các loại xe do các hãng sản xuất

Hình 1.1 Xe vận chuyển bê tông DAEWOO ( Hàn Quốc )

Hình 1.2 Xe vận chuyển bê tông HOWO ( Trung Quốc )

Hình 1.2 Xe vận chuyển bê tông HYUNDAI (Hàn Quốc)

1.2.3 Phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc xe vận chuyển bê tông

1.2.3.1 Phân loại

- Theo dung tích thùng chứa: Các loại xe vân chuyển bê tông có dung tích thùng

chứa : 3 m3 ÷ 18m3

- Theo truyền động quay thùng:

+ Truyền động thủy lực

+ Truyền động cơ khí

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại xe có chức năng trộn và vận chuyển bêtông đặc biệt có 2 loại chính sau:

- Xe vận chuyển bê tông:

Đây là loại xe vừa vận chuyển vừa trộn bê tông trong quá trình di chuyển, được sửdụng phổ biến tại các công trình thi công hiện nay Thùng trộn được đặt trên xe cơ sởdẫn động quay nhờ bộ truyền động quay hoạt động trích từ một phần của động cơ

+ Ưu điểm:

Khối lượng vận chuyển bê tông lớn: 3 m3 ÷ 18 m3

Làm việc êm dịu

Tốc độ vận chuyển lớn

+ Nhược điểm: Loại xe này vận chuyển bê tông phụ thuộc vào trạm trộn

Hình 1.4 Xe trộn bê tông dung tích 12m 3 kiểu truyền động thủy lực

- Xe trộn bê tông tự hành :

Đây là xe có thể tự sản xuất bê tông mà không cần các thiết bị khác, vừa có khảnăng vận chuyển Dung tích thùng xe từ 1m35m3,xe có tính cơ động, chủ động caotrong quá trình sản xuất bê tông Tuy nhiên, xe có dung tích thùng nhỏ lên khó đápứng được tiến độ tại các công trình quá xa, Mặt khác, để sử dụng loại này cần tốn diệntích để

nguyên vật liệu : đá, cát, xi măng …do đó vẫn chưa được sử dụng rộng rãi

1.2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế

Hiện nay, các loại xe vận chuyển bê tông xi măng được các nước trên thế giớiphát triển và xuất khẩu gần như không còn sai sót, các loại xe có đủ các dung tínhkhác nhau để có thể lựa chọn Trong đồ án lần này, nhiệm vụ của em là thiết kế tínhtoán xe có dung tích thùng trộn 10 m3

Phương án thiết kế :

Các loại xe vận chuyển bê tông xi măng trên thị trường hiện nay không khác nhaunhiều về kiểu dáng do đó để lựa chọn được phương án hợp lý em xin được lấy 2trường hợp :

- Trường hợp I : Theo bộ truyền dẫn động quay thùng

+ Xe dẫn động quay thùng bằng truyền động thủy

Đa số các xe trộn bê tông hiện nay đều sử dụng truyền động thủy lực với ưuđiểm như kết cấu gọn nhẹ, tính thẩm mĩ cao, làm việc êm dịu, độ tin cậy cao,khả năng vượt tải lớn

Hình 1.5 Sơ đồ mạch thủy lực 1-Cụm bơm thủy lực, 2-Cụm mô tơ thủy lực, 3-Bơm cấp dầu, 4-Bơm

chính, 5-Van điều khiển, 6-Xilanh điều khiển, 7-Van an toàn, của bơm

cấp dầu, 8-Van một chiều, 9-Bộ phận làm mát dầu, 10-Bộ lọc dầu,

11-Đồng hồ đo áp, 12-Đường ống dẫn dầu chính, 13-Đường ống dẫn dầu

rò rỉ, 14-Mô tơ thủy lực, 15-Van điều khiển xả dầu nóng, 16- Van xả dầu

nóng, an toàn , 17- Bình tích áp, 18-Tiết lưu

+ Xe dẫn động quay thùng bằng truyền động cơ khí :

Đây là hình thức dẫn động trực tiếp qua hộp giảm tốc hoặc dùng truyền độngxích

Hình 1.6 Sơ đồ truyền động cơ khí 1-Động cơ điện, 2-Cơ cấu đảo chiều, 3- Hộp giảm tốc, 4,5-Cặp bánh răng quay thùng,

6- Thùng trộn

- Trường hợp II : Theo khả năng làm việc của xe

+ Xe chỉ có khả năng trộn và vận chuyển bê tông lấy từ các trạm trộn( xe mic).Hiện tại, các loại xe bồn trộn bê tông đều dẫn động truyền động quay thùng bằng khínén được trích một phần từ động cơ :

Hình 1.7 Sơ đồ xe chuyên vận chuyển bê tông

++ Ưu điểm :

Truyền động êm dịu, độ an toàn, cơ động cao

Tiết kiệm không gian và giảm trọng lượng của xe

Giảm giá thành và chi phí sản xuất

++ Nhược điểm:

Xe lấy bê tông phụ thuộc vào các trạm trộn bê tông

+ Xe có khả năng tự lấy cốt liệu trộn thành bê tông và vận chuyển(xe tự hành)

Hình 1.8 Sơ đồ xe vận chuyển bê tông tự hành

++ Ưu điểm :

Có thể tự nạp liệu để trộn bê tông

Truyền động êm dịu, khả năng cơ động cao

++ Nhược điểm:

Tốn diện tích không gian để tập kết vật liệu

Chất lượng bê tông không tốt do trộn bằng phương pháp trộn tự do

Trong 2 phương án trên, qua quá trình tìm hiểu,đáp ứng được tiến độ, tiết kiệm vậtliệu không gian xe, diện tích thi công và đảm bảo vệ sinh môi trường, em xin chonphương án xe vận chuyển bê tông lấy từ các trạm trộn với dẫn động quay thùng bằngtruyền động thủy lực được trích từ động cơ của xe cơ sở

 Qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án trên, ta thấy xe vận

chuyển bê tông xi măng dung tích 10m3, kiểu truyền động thủy lực thấy

có nhiều ưu điểm hơn, nên ta chọn làm phương án thiết kế

1.2.3.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe vận chuyển bê tông

Hình 1.9.Cấu tạo xe vận chuyển bê tông 1-Cabin, 2- Thùng nước, 3- Bộ truyền động quay thùng, 4- Thùng trộn, 5- Phễu cấp vật liệu, 6- Phễu dỡ liệu, 7- Khung xe cơ sở, 8- Bánh sau (chủ động), 9- Bánh trước dẫn hướng.

Nguyên lý làm việc: Xe vận chuyển bê tông xi măng lấy bê tông tại các trạm trộnbằng cách lùi xe vào trạm sao cho phễu (5) của xe hứng bê tông tại cửa ra của thùngtrạm trộn Sau khi chứa đủ bê tông, xe chạy tới nơi thi công ,trên đường đi thùng trộnquay (3 ÷ 4 vòng/ph) nhờ bộ truyền động quay thùng (3) hoạt động nhờ trích xuất mộtphần từ động cơ, có tác dụng làm cho bê tông trong thùng không bi phân tầng và đôngkết Thùng nước (2) có tác dụng bổ sung nước cho bê tông trong thùng do nước bốchơi trong quá trình vận chuyển hay thùng vận chuyển cốt liệu khô sẽ được bơm nướcvào để vừa vận chuyển vừa trộn Đến nơi thi công, thùng trộn được quay ngược chiềunhờ các rãnh xoắn bên trong thùng mà bê tông được đổ ra ngoài qua phễu dỡ liệu (6)xuống nơi cần thi công

1.2.3.4 Các thông số kĩ thuật cơ bản của máy

Một số thông số kĩ thuật của máy như :

1.3.NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU CỦA THIẾT KẾ

Việc thiết kế xe vận chuyển bê tông để làm nhiệm vụ trộn và vận chuyển bê tông

từ trạm trộn đến nơi vần thi công Để thiết kế xe vận chuyển bê tông có dung tích10m3 thì nhiệm vụ cụ thể sẽ là :

- Tổng quan về xe vận chuyển bê tông

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Tính toán thiết kế tổng thể máy

+ Tính toán thiết kế thùng trộn

+ Tính toán thiết kế hệ thống cấp, dỡ liệu

+ Tính toán thiết kế hệ thống truyền động

- Lập quy trình chế tạo máy và lắp ráp vận hành bảo dưỡng

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY

2.1 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH HÌNH HỌC VÀ KHỐI LƯỢNG THỰC TẾ CỦA THÙNG TRỘN

Thùng được quay quanh trục nhờ động cơ thủy lực để có thể trộn bê tông hoặc chốnglại sự đông cứng và phân tầng của bê tông khi vận chuyển, do đó vỏ thùng được chế

bằng thép có độ dày δ = 7mm, bên trong bồn có các cánh trộn Vật liệu chế tạo thùng

và cánh trộn có khả năng chịu mài mòn, chịu va đập và chống ăn mòn cao

Với dung tích hữu ích chứa bê tông thiết kế là 10 m3lấy hệ số điền đầy là 0,6 , ta cóthể tích hình học của thùng là 17 m3 Khối lượng riêng của bê tông tươi γ bt= 2200 kg /

m3

2.1.1 Tính kiểm tra bền kết cấu thùng trộn

Thùng trộn có kết cấu hàn từ thép tấm 16 Mn Thùng trộn có kết cấu dạng bình vỏmỏng chịu áp suất từ bên trong Dạng vật liệu chứa trong thùng là bê tông tươi nên có thể coi qui phân bố áp suất bên trong thành bình giống như trường hợp ở các bình

đựng chất lỏng, khi đó áp suất biến đổi chỉ là hàm phụ thuộc vào độ cao mức bê tông chứa trong thùng.Sử dụng lý thuyết không mô men 3, tính toán cho các bình dạng tròn xoay, vỏ mỏng để tính kiểm tra bền của vỏ thùng trộn theo phương pháp tính các thùng vỏ mỏng

 - bán kính vĩ tuyến (xét trong mặt phẳng vuông góc với trục quay đối xứng của t

bình )của phân tố đang xét

 - bán kính kinh tuyến của phân tố được xét m

 - ứng suất theo phương kinh tuyến m

 - ứng suất theo phương vĩ tuyến t

p- áp suất tác động ở điểm xét.Trị số của p chỉ là hàm phụ thuộc vào tọa độ z (biến đổi thao chiều cao )

Từ điều kiện cân bằng của phần vỏ bình ở tiết diện xét vuông góc với đường kinh

tuyến (hình 8)ta nhận được phương trình

 2..x..sin = Zm

Trong đó :

X là bán kính vòng tròn trong mặt phẳng vuông góc với đường kinh tuyến và đi qua điểm xét

 là góc giữa trục z và tiếp tuyến với đường kinh tuyến đi qua điểm xét

Lực Zcòn được tính theo công thức tích phân





Điều kiện bền của thành bình được kiểm tra theo thuyết bền thế năng biến dạng

riêng Khi đó ứng suất tương đương được tính theo công thức :

- thùng trộn chứa bê tông và đặt thẳng đứng

- thùng trộn chứa bê tông và đặt nằm ngang

Tính toán xác định trị số ứng suất lớn nhất trong từng trường hởp rồi so sánh chúng với trị số ứng suất cho phép của vật liệu để đánh giá độ bền của vỏ thùng

 Tính ứng suất trong trường hợp thùng trộn đặt thẳng đứng

Sơ đồ tính toán thùng trộn trong trường hợp đặt thẳng đứng được trình bày ( hình vẽsau).Thùng trộn gồm 2 phần: phần nón cụt tròn xoay và phần hình trụ Kích thước h xác định trên cơ sở kích thước hình học của thùng và thể tích cúa khối bê tông chứa trong thùng.Trị số kích thước trên hình : h1= 1250 mm; h2 =1055 ;h=h1+h2=2305 mmBán kính phần đáy r = 687 mm, R=1093 mm







; Lực Z = (x –r)cotg

1(h Z )1.(h (x r )cotg)

1 1

Với 1 b.g (trong đó -  là trọng lượng riêng của bê tông ;1  -khối lượng riêng b

của bê tông ;g-gia tốc trọng trường )

R g h c



3 3

1,8.10 9,81.1,093.1, 255.10 os15 c 

b m

g R h









Trị số  là không đổi trên suốt chiều dài thành thùng, còn trị số của m  sẽ đạt giá trị t

lớn nhất khi z = h2.Thay số để tính các trị số ứng suất lớn nhất :

Biểu đồ phân bố ứng suất theo phương vĩ tuyến và kinh tuyến của vỏ thùng :

Hình 2.3 Biểu đồ phân bố ứng suất trên thành bình

 Tính ứng suất trong trường hợp thùng trộn đặt nằm ngang

Sơ đồ tính ứng suất vỏ thùng trộn trong trường hợp thùng đặt nằm ngang (trình bày trên hình vẽ),kích thước hình trên hình vẽ trên xác định bằng cách tính toán khi giả thiết thể tích 10 m3 bê tông đặt trong bình ở tư thế nằm ngang.Trị số các kích thước chỉ ra trên hình là

b tm

g R h

Kết luận :Trị số ứng suất lớn nhất ở vỏ thùng không vượt quá ứng suất cho phép vậy

có thế kết luận vỏ thung đảm bảo bền

 Kiểm tra bền tấm đáy trong trường hợp thùng đặt thẳng đứng

Đáy thùng có dạng tấm phẳng chịu lực phân bố đều và bị ngàm xung quanh Bán kính tấm đáy R= 0,687m.Chiều dày  =10 mm

687 2R=

p

Hình 2.5 Sơ đồ tính ứng suất ở tấm đáy thùng trộn

Điểm nguy hiểm đặt tại vùng ngàm ở mặt trên của tấm.Tại ngàm,các giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp lớn nhất được tính theo công thức :

2 2

.16

Kết luận :trị số ứng suất tương đương nhỏ hơn giá trị ứng suất cho phép của vật liệu nên tấm đáy đảm bảo điều kiện bền

2.1.3 Tính khối lượng bản thân thùng trộn

a Khối lượng bản thân của thùng trộn (kí hiệu M o) được tính theo công thức:

M o=  ( ) S γi i (2.3)

Trong đó:

S i- các diện tích thành phần bao gồm diện tích xung quanh, diện tích đáy thùngtrộn, diện tích các tấm cánh trong thùng.

γ - Khối lượng riêng tính theo i 2

Diện tích đáy thùng trộn là một tấm thép hình vành khăn S d=1,9m2

Diện tích đáy dùng thép dày 10mm, tra sổ tay vật liệu ta có γ 10mm=78,5 kg/m2

Tổng diện tích các tấm cánh trong thùng trộn là S c=(6,5x2)m Các tấm cánh được2

(Khối lượng này chưa tính đến khối lượng của đai và các ổ đỡ thùng )

b Khối lượng thùng khi chứa bê tông

Khối lượng thùng khi chứa bê tông tính theo công thức :

M = M o+ M bt (2.8)

Khối lượng bê tông:

M bt V γ bt. bt (2.9)

Trong đó: V bt- thể tích khối bê tông theo thiết kế là 10m3

γ - Khối lượng riêng của bê tông tươi, bt γ =2200 kg/ bt 3

m

Thay số vào công thức (2.9) ta được :

M bt= 10.2200 =22000 kg (2.10)Thay số ở (2.7) , (2.10) vào công thức (2.8) ta được khối lượng toàn bộ thùng là:

M = 2517,5+22000 =24517,5 kg (2.11)

2.2 XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM THÙNG TRỘN

- Ý nghĩa việc xác định tọa độ trọng tâm thùng trộn:

Xác định tọa độ trọng tâm thùng làm cơ sở để tính mô men quay, kiểm tra công suấtdẫn động thùng, tính các lực phân bố lên các ổ tựa để kiểm tra bền các chi tiết giá đỡthùng

- Phương pháp tính :

Để xác định tọa độ trong tâm có nhiều phương pháp khác nhau để tính, ở đây tadùng phương pháp xác đinh trên solidworks:

Hình 2.7 Thùng trộn bê tông dạng 3D trên solidworks

Việc xác định trọng tâm thùng trộn tiến hành theo các bước:

+ Xác định trọng tâm bản thân thùng

+ Xác định tọa độ trọng tâm của khối bê tông chứa trong thùng

+ Xác định tọa độ trọng tâm chung của thùng trộn

Ta được kết quả như sau:

Hình 2.8 Sơ đồ đặt lực trên solidwork

2.3 XÁC ĐỊNH MÔ MEN QUAY THÙNG

Để quay được thùng trộn thì công suất cung cấp tới thùng sinh ra mô men phải đủ

thắng được các mô men cản tác dụng lên thùng Các thành phần cản tác dụng lênthùng gồm có: cản do ma sát bao gồm ma sát tại các ổ lăn đỡ thùng, ma sát giữa bêtông và thùng, ma sát giữa thùng với không khí và cản do quán tính của thùng quay

Vì thùng quay với tốc độ rất chậm nên cản do ma sát giữa thùng với không khí

không đáng kể có thể bỏ qua nên tổng mô men cần thiết để quay thùng được tính nhưsau:

M : mô men cản giữa bê tông và thùng trộn

2.3.1 Xác định mô men cản lăn tại các ổ đỡ

Thùng được đỡ trên giá tại 2 vị trí: vị trí thứ nhất tại ổ lăn của hộp giảm tốc thôngqua việc đáy thùng nối với mặt bích hộp giảm tốc, mặt có trục lắp vào ổ lăn nằm trong

vỏ hộp giảm tốc và vị trí thứ hai tại vành tì gần miệng thùng, vành tì tì lên 2 con lănđặt trên giá đỡ.Mô men cản lăn xác định theo công thức (4.12)-[01]:

M ol=(123147+113674).5.105=11,84 Nm (2.16)

2.3.2 Xác định Mô men quán tính của thùng

Mô men cản quán tính của thùng:

Mth Jε (2.17)

Mth 1307.0,98 1281 Nm (2.19)

2.3.3 Xác định mô men cản giữa bê tông và thùng trộn

Để xác định mô men cản giữa bê tông đối với thùng , ta cần tìm hiểu về nguyên lýtrộn bê tông trong thùng

a Nguyên lý nạp, xả và trộn bê tông trong thùng

Khi nạp bê tông thì thùng quay theo chiều kim đồng hồ khi ta nhìn từ phía sauthùng vào miệng nạp và khi xả bê tông thì thùng quay theo chiều ngược lại Tốc độquay của thùng khi nạp, xả vào khoảng 0 14 vg / ph Các cánh của thùng trộn theodạng xoắn ốc, mối liên hệ chuyển động giữa bê tông và thùng giống như bu lông vàđai ốc Ở đây bê tông đóng vai trò như là bu lông còn thùng trộn như đai ốc Khi nạp

bê tông thì thùng quay theo chiều kim đồng hồ, bê tông chảy từ phễu trạm trộn bê tôngxuống phễu nạp của cụm thùng trộn, bê tông được hướng vào miệng thùng Do tácdụng của trọng lực khi bê tông được nạp từ phía trên miệng và do góc nghiêng củathùng, bê tông có xu hướng chảy về phía đáy thùng Bê tông ở dạng lỏng sệt chảytrong không gian giữa 2 dải cánh theo chiều xoắn ốc đi vào thùng trộn vì bu lông- bê

tông và đai ốc- thùng trộn có chuyển động tương đối xa nhau theo chiều trục củathùng do thùng quay trong khi đứng yên Và cũng với nguyên lí tương tự khi thùngquay theo chiều ngược lại tức quay ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn thùng từ phíasau, thùng quay và đứng yên, còn bê tông được các dải cánh đẩy ra ngoài.

Khi nạp hoặc xả bể tông thì xe đứng yên, khi xe vận chuyển bê tông tới côngtrường xây dựng thì trong khi xe chuyển động thùng quay để chống bê tông bị đôngcứng Chiều quay của thùng giống như khi nạp bê tông nhưng tốc độ quay của thùngthấp hơn, tốc độ lúc này vào khoảng 2 6 vg / ph Bê tông theo cánh thùng dồn vềphía đáy thùng, vì vậy để tránh bê tông bị dồn nén vào khe giữa cánh và đáy thùng thìtrong kết cấu của thùng có bố trí tấm chắn chặn bê tông lại và đẩy bê tông hướng lêntrên theo chiều thùng quay Các dải cánh trong thùng ngoài tác dụng hướng bê tôngnạp vào thùng hay xả ra khỏi thùng còn có tác dụng lớn nữa là chống bê tông đôngcứng Các cánh như lưỡi cắt sọc vào khối bê tông, cắt tứng lớp ra để các phần tử bêtông không liên kết với nhau Cả khối bê tông nằm trong thùng gần như ổn định chonên các cánh quay theo thùng sẽ cắt vào toàn bộ phần bê tông mà cánh đi qua Phần bêtông nằm gần trục quay của thùng được trộn ít hơn Chúng sẽ dần dần thay thế các lớp

bê tông mỏng nằm gần sát với cánh và thành trong của thùng, khi các lớp này chuyểnđộng tương đối theo thùng lên phía trên mặt thoáng bê tông Như vậy toàn bộ khối bêtông nằm trong thùng sẽ được xáo trộn tránh được sự đông kết, nhưng mức độ đượctrộn của phần bê tông gần trục quay sẽ kém hơn so với những phần nằm xa hơn Đểmức độ trộn đồng đều hơn ta tăng chiều rộng của cánh, nhưng khi đó cản sẽ lớn hơn

và như vậy công suất trích cung cấp cho việc dẫn động quay thùng trộn sẽ yêu cầu lớnhơn

b Xác định mô men cản của bê tông đối với thùng

Bê tông ở dạng lỏng sệt nên coi cánh chuyển động cắt trộn bê tông như chuyểnđộng trong lòng chất lỏng Mô men cản sinh ra chủ yếu do ma sát giữa cánh và bêtông Áp lực của chất lỏng bê tông tác dụng sính ra áp lực lên cánh và thành trong củathùng vùng tiếp xúc với bê tông Áp lực sinh tạo lực ma sát, lực ma sát sinh ra mô men

ma sát khi thùng quay Vì áp lực của các phần tử bê tông ở vị trí khác nhau thì khác

nhau, càng cách xa mặt thoáng càng lớn hơn nên tính toán rất phức tạp Để đơn giảncho bài toán ta chỉ tính đối với áp suất trung bình.

Mô men cản của bê tông đối với thùng:

Phân khối bê tông trong thùng thành 3 phần để tính toán như hình dưới:

Hình 2.10 Vị trí các khối bê tông trong thùng trộn

Xét một phần tử bê tông rất nhỏ i:

Hình 2.11 Xét phần tử i

Mô men ma sát do phần tử i gây ra:

S : diện tích tiếp xúc với thùng của phần tử i

Các giá trị của h , R , Si i i đều thay đổi phức tạp theo vị trí của phần tử i nên để

tính toán chính xác mô men sẽ rất khó khăn, do vậy ta tính theo công thức gần đúngnhư sau:

Dùng phần mềm Solidworks ta xác định vị trí trọng tâm Gm, khoảng cách hm,

các bán kính Rm và các diện tích Sm.

Hình 2.12 Sơ đồ xác định hm , Rm của 3 phần thùng trộn

Sau khi xác định trên solidwork ta có bảng kết quả xác định h R S m, m, m sau:

Việc tính toán Mct ta cũng làm tương tự như khi tính Mtt.

Các phần tử nhỏ i tác dụng lên cả hai phía của cánh, hướng theo chiều rộng củacánh Vì vậy khi ta xác định diện tích Sm phải bao gồm diện tích 2 bên cánh, lớp bê

tông để ta xác định áp lực lên cánh nằm bám theo thành trong thùng và dày bằng bềrộng của các cánh

Ta xây dựng mô hình tính:

Vậy ta có:

M ct M ct1M ct2M ct3 3770,7+4087,2+4633,2=13421,1 (Nm) (2.33) Vậy thay vào công thức (2.12) và (2.20) ta có :

Mth Mtt Mct 16031 13421,1 29452,1 Nm  (2.34)

M qt  10,8 1281 29452 30743 Nm    (2.35)Công suất quay thùng lớn nhất (4.13)-[01]:

Nth M ωth max 30743.1, 47 45192,21 W = 45,2 (kw) (2.36)

2.4 GIÁ ĐỠ THÙNG TRỘN

Trên cơ sở tính toán thùng trộn ở trên ta sẽ thiết kế giá đỡ để sao cho phù hợp khi

lắp đặt thùng trộn lên mà vẫn đảm bảo được khi vận hành như hình vẽ:

Hình 2.14 Giá đỡ thùng trộn

2.5 Lựa chọn xe cơ sở

Dựa vào công suất dẫn động thùng : N th=45,2 (kw)

Công suất dẫn động quay thùng được trích suất từ động cơ của xe,dựa vào cáctrọng lượng đặt lên xe bao gồm : trọng lượng thùng, bê tông chuyên chở, giá đỡ thùng,cabin, bình nước, hệ dẫn động

Từ các yếu tố này, tham khảo các dòng xe trên thị trường ta có thể chọn xe cơ sởcủa xe HOWO có thông số :

TT BỘ PHẬN/ KÍCH THƯỚC/

TRỌNG LƯỢNG

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

tiêu chuẩn khí thải EURO

III

- Diesel 4 kỳ, phun nhiênliệu trực tiếp

- 6 xilanh thẳng hàng làmmát bằng nước, turbo tăng

áp và làm mát trung gian

- Công suất max: 336hp (mãlực) (247 kw)/2200v/ph hoặc 371 mã lực(273kw)/ 2200 v/ph

- Mômen max:

1350Nm/1100-1600v/ph hoặc 1500Nm/1100-

1600 v/ph

- Suất tiêu hao nhiên liệu:195g/kWh; Lượng dầu động

cơ: 23L

dạng nghiêng, tiết diện hìnhchữ U300 x 80 x 8 (mm) vàcác khung gia cường

1350

- Kích thước tổng thể: 9230

x 2500 x 3930.

- Tổng trọng lượng: 30000

- Cầu chuyển động giảm tốc

2 cấp

- Tải trọng 16x2 tấn

- Hãng sản xuất: CNHTCliên doanh với STEYR

(ÁO)

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG TRỘN,THÙNG CẤP

NƯỚC,PHỄU CẤP VÀ DỠ LIỆU3.1 TÍNH TOÁN BỀN THÙNG TRỘN

Thực tế, thùng trộn của xe vận chuyển bê tông được đặt nghiêng đi 1 góc 15o,quayquanh 1 trục quay do đó, khi tính toán bền cho thùng khi chuyển động quay cùng với

bê tông rất phức tạp nên để thuận tiện cho việc tính toán bền ta có một số giả thiết nhưsau:

- Coi cả thùng như 1 dầm :

+ Một đầu cố định tại ở trục quay

+ Một đầu gối di động tại ổ đỡ vành lăn

c Coi trọng lượng vỏ thùng, vật liệu, cánh phân bố đều trên suốt chiều dài thùng

d Coi thùng đặt nằm ngang và phần lớn vật liệu tập trung giữa thùng từ đầu gối

cố định tới gối di động

3.1.1 Tính toán các phản lực tại gối

Theo như phần tính toán tổng thể, ta có:

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố phản lực tại gối

- q o: Giá trị phân bố đều trọng lượng bê tông trong thùng và trọng lượng thùng

trộn, q o được tính theo công thức như sau:

,



=58 (kG/cm ) (3.1)2

Trong đó: L =385 (cm)

- Với hệ trục tọa độ XOY như hình vẽ, xét tác dụng độc lập theo từng trục ta có:

- Xác định các phản lực RXA, RYA tại các gối tựa :

+ Xét mô men cân bằng tại A theo phương X:

 RXB = 11165 (kG)+ Xét cân bằng theo trục X:

 RXA = RXB = 11165 (kG)+ Lực cắt ở giữa dầm tại C là: