Trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m3.h (Thuyết minh và bản vẽ)

Trạm trộn bê tông xi măng năng suất 45 m3.h (Thuyết minh bản vẽ) CHƯƠNG I. ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ MÁY TRỘN CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU CHƯƠNG V. QUY TRÌNH VẬN HÀNH TRẠM TRỘN BTXM BẢN VẼ

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu……… 4

CHƯƠNG I ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ……… 5

1.1 Phương án I: Cấp liệu bằng máy bốc xúc……… 5

1.2 Phương án II: Cấp liệu bằng băng tải cao su……… 8

1.3 Phương án III: Cấp liệu bằng băng gạt………11

1.4 Phương án IV: Cấp liệu bằng gầu cào………14

1.5 Kết luận lựa chọn phương án……… 17

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ……… 18

2.1 Bố trí mặt bằng trạm trộn……… 18

2.2 Tính toán thiết kế khu vực đặt buồng trộn………19

2.2.1 Buồng trộn……… 19

2.2.2 Cabin điều khiển trạm trộn……… 22

2.2.3 Khung chính……… 23

2.3 Tính toán thiết kế hệ thống cấp vật liệu……… 25

2.3.1 Hệ thống băng vít cấp xi măng……… 25

2.3.2 Hệ thống xe skip cấp liệu……… 26

2.4 Tính toán thiết kế khu vực đặt xyclo chứa xi măng……… 29

2.4.1 Xyclo chứa xi măng……… 29

2.4.2 Khung thép đỡ xyclo chứa xi măng……… 30

2.5 Tính toán thiết kế khu vựa đặt phễu chứa cốt liệu……… 31

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ MÁY TRỘN……… 33

3.1 Lựa chọn bộ máy trộn……… 33

3.1.1 Máy trộn trục đứng kiểu rôto……… 33

3.1.2 Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh……… 34

3.1.3 Máy trộn trục đứng có thùng trộn quay……… 36

3.1.4 Máy trộn trục ngang……… 38

3.2 Xác định các kích thước hình học của buồng trộn……… 39

3.2.1 Xác định dung tích buồng trộn……… 39

3.2.2 Xác định các kích thước cơ bản của buồng trộn……… 40

3.3 Tính toán thiết kế sơ bộ các cánh trộn……… 41

3.3.1 Bố trí cánh trộn……… 41

3.3.2 Xác định các kích thước của bàn tay trộn……… 43

3.4 Xác định công suát cần thiết của máy trộn……… 45

3.4.1 Xác định số vòng quay của cánh trộn……… 45

3.4.2 Xác định hệ số cản trộn riêng……… 45

3.4.2.1 Hệ số cản trộn riêng của cánh trộn rôto……… 45

3.4.2.2 Hệ số cản trộn riêng của cánh trộn làm sạch bê tông…… 46

3.4.2.3 Hệ số cản trộn riêng của cánh trộn hành tinh……….…… 48

3.4.3 Xác định công suất của máy trộn……… 48

3.4.3.1 Công suất dẫn động cánh trộn rôto……… 49

3.4.3.2 Công suất dẫn động cánh trộn làm sạch bê tông………… 50

3.4.3.3 Công suất dẫn động cánh trộn hành tinh ……….51

3.4.3.4 Công suất dẫn động toàn bộ máy trộn……… 52

3.5 Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc……… 52

3.6 Tính toán thiết kế bộ truyền hành tinh……… 53

3.7 Tính toán thiết kế một số chi tiết của buồng trộn……….56

3.7.1 Tính toán bàn tay trộn……… 56

3.7.2 Tính toán cánh tay trộn……… 58

3.7.3 Tính toán vỏ buồng trộn……… 58

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU……… 61

4.1 Lựa chọn hệ thống cấp liệu……… 61

4.1.1 Phương pháp dùng băng gạt để vận chuyển cốt liệu………… 61

4.1.2 Phương pháp dùng băng gầu để vận chuyển cốt liệu………… 62

4.1.3 Phương pháp dùng xe skip để vận chuyển cốt liệu……….63

4.2 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động……… 64

4.2.1 Xác định công suất dẫn động xe skip……… 64

4.2.2 Chọn động cơ điện và hộp giảm tốc……… 66

4.2.3 Tính chọn cáp thép và ròng rọc……… 66

4.2.4 Tính toán thiết kế tang tời……… 68

4.2.5 Tính toán thiết kế trục tang………71

4.3 Tính toán thiết kế xe skip………73

4.3.1 Xác định hình dáng và kích thước xe skip……….73

4.3.2 Tính bền vỏ xe skip………74

4.3.3 Tính chọn bánh xe của xe skip……… 77

4.3.4 Tính trục bánh xe skip………80

4.4 Tính toán thiết kế đường chạy của xe skip……… 81

CHƯƠNG V QUY TRÌNH VẬN HÀNH TRẠM TRỘN BTXM……… 84

5.1 Điều kiện để vận hành trạm trộn BTXM……… 84

5.1.1 Yêu cầu đối với người vận hành trạm……….84

5.1.2 Yêu cầu đối với máy móc thiết bị của trạm………85

5.1.3 Yêu cầu đối với nguyên vật liệu cung cấp cho trạm………… 85

5.2 Bảo dưỡng trạm trộn bê tông xi măng……… 86

5.2.1 Bảo dưỡng ca……… 86

5.2.2 Bảo dưỡng định kỳ……… 87

5.3 Quy định an toàn trong vận hành trạm……… 88

5.3.1 Trước khi vận hành……… 88

5.3.2 Trong khi vận hành……….88

5.3.3 Sau khi vận hành……… 89

5.4 Quy trình vận hành trạm……… 89

5.4.1 Chuẩn bị nguyên vật liệu……… 89

5.4.2 Quy trình khởi động trạm……… 89

5.4.3 Quy trình dừng trạm……… 90

Tài liệu tham khảo……… 92

CHƯƠNG I

ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Các trạm trộn bê tông xi măng đang được sử dụng ở nước ta hiện nay

có thể phân biệt được các trạm trộn thông qua những kết cấu cơ bản như cách

bố trí mặt bằng, kết cấu buồng trộn…và đặc biệt là phương pháp cấp liệu.Trên thực tế hiện nay, ở các trạm trộn bê tông xi măng, có rất nhiều phươngpháp cấp liệu được sử dụng như cấp liệu bằng máy bốc xúc, cấp liệu bằngbăng tải, cấp liệu bằng băng gầu…Mỗi phương án đều có những ưu nhượcđiểm riêng và phù hợp với từng điều kiện hoàn cảnh cụ thể Sau đây là một

số phương án đang được sử dụng nhiều trên thực tế hiện nay và các ưu nhượcđiểm của nó, từ đó rút ra kết luận để lựa chọn ra phương án thiết kế tối ưunhất

1.1 Phương án I: Cấp liệu bằng máy bốc xúc

Mô hình trạm trộn sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu được thể hiện trênhình 1.1 và hình 1.2

- Nguyên lý làm việc:

Máy bốc xúc sẽ xúc vật liệu (đá, cát…) đi lên đường dốc (1) và đổ vàophễu chứa cốt liệu (2) Phễu chứa (2) gồm có ba ngăn chứa đá lớn, đá nhỏ vàcát Phần dưới của phễu chứa (2) có bộ phận cân định lượng cốt liệu Cốt liệusau khi đã được cân định lượng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông sẽđược xả vào xe skip (3) Sau đó xe skip (3) sẽ được kéo lên cao bằng cáp theođường chạy số (4) nhờ hệ thống động cơ điện (10) dẫn động hộp giảm tốc,tang tời quấn cáp Khi lên đến vị trí cửa nạp cốt liệu của buồng trộn (7), xeskip (3) sẽ được lật nghiêng và cửa xe skip ở phía đáy xe sẽ tự mở ra, nhờtrọng lượng bản thân mà cốt liệu sẽ rơi vào buồng trộn (7) Sau khi đã đổ cốtliệu vào buồng trộn, xe skip lại được hạ xuống mặt đất và tiếp tục chu kì cấpliệu mới Lượng cốt liệu trong một lần vận chuyển của xe skip sẽ phục vụ chomột mẻ trộn của buồng trộn

Hình 1.1: Trạm trộn BTXM sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu

- Chú thích:

1- Đường lên của máy bốc xúc, 2- Phễu chứa vật liệu, 3- xe skip, 4- Đường chạy của xe skip, 5- Cabin điều khiển, 6- Xe vận chuyển bê tông, 7- Buồng trộn, 8- Bộ phận cân nước, 9- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10- Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân xi măng, 12- Bộ phận thông khí của xyclo, 13- Xyclo chứa xi măng, 14- Vít tải cấp xi măng, 15- ống bơm xi măng vào xyclo, 16- Hộp giảm tốc, 17- Động cơ điện dẫn động vít tải.

Bộ phận cân nước (7) sẽ cân đúng lượng nước theo yêu cầu rồi xả vàobuồng trộn Nước được máy bơm nước bơm lên từ bể nước đặt ở dưới

Xi măng được chứa trong xyclo (13) Khi trạm hoạt động, vít tải (14)

sẽ vận chuyển xi măng từ xyclo chứa (13) lên thùng cân xi măng (11) Tạiđây xi măng sẽ được cân định lượng chính xác theo yêu cầu của mác bê tôngrồi sau đó được đổ vào buồng trộn Vít tải (14) được dẫn động nhờ động cơđiện (16), hộp giảm tốc (17) Để đưa xi măng vào xyclo chứa, người ta sẽ

lực cao Đường ống (15) được thông từ dưới lên đến đỉnh của xyclo Phíatrên xyclo có lắp bộ phận thông khí (12), gồm có các màng vải lọc chỉ chophép không khí đi qua và ngăn nước cũng như hơi ẩm để tránh làm hỏng ximăng.

Buồng trộn (7) có dạng hình trụ tròn, có một trục trộn được bố trí đặtthẳng đứng và dẫn động nhờ động cơ điện (9), hộp giảm tốc Quá trình trộngồm có hai giai đoạn: giai đoạn trộn khô (khi chưa có nước) và giai đoạn trộnướt (sau khi đã bơm nước) Sau khi đã trộn xong, bê tông sẽ được xả xuống

xe vận chuyển (6) qua cửa xả ở dưới thùng trộn (7)

Các cửa xả ở các bộ phận của trạm trộn như: cửa xả cốt liệu từ phễuchứa (2) vào xe skip (3), cửa xả bê tông sau khi trộn từ buồng trộn (7) xuống

xe vận chuyển (6) đều được đóng mở bằng các xy lanh khí nén Do vậy ởtrạm trộn còn được trang bị thêm máy nén khí

Toàn bộ việc cân định lượng nước, xi măng, cốt liệu, đặt chế độ trộn,thời gian trộn…đều được điều khiển một cách tự động nhờ máy tính điện tử ởcabin (5) Do vậy việc vận hành trạm trộn đơn giản và chỉ cần một ngườingồi điều khiển trên cabin

- Phương án cấp liệu bằng máy bốc xúc này có những ưu nhược điểm sau:

+ Ưu điểm:

Việc cấp liệu được thực hiện bằng máy bốc xúc trực tiếp đến phễuchứa cốt liệu mà không cần có các thiết bị khác như băng tải, băng gầu… nênkết cấu của trạm đơn giản, thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ di chuyểntrạm

Kết cấu của trạm gồm ít các bộ phận nên mặt bằng trạm nhỏ gọn vàthường được lắp dựng trên diện tích hình vuông

Ngoài việc cấp liệu, có thể sử dụng máy bốc xúc vào các công việckhác của trạm như vận chuyển, thu dọn mặt bằng…mà không cần điều máy

+ Nhược điểm:

Trong quá trình vận hành trạm, phải luôn có máy bốc xúc và ngườiđiều khiển thường trực làm việc, do vậy sẽ tốn thêm chi phí Nếu không cómáy bốc xúc làm việc liên tục ở trạm thì dung tích phễu chứa cốt liệu phảilớn, tuy nhiên lúc đó kích thước phễu sẽ lớn, kồng kềnh Hiện nay ở các trạmtrộn cấp liệu theo cách này thường dùng phễu chứa cốt liệu gồm ba ngăn, mỗingăn có dung tích không quá 10 m3

Máy bốc xúc chạy bằng dầu diezel có giá thành đắt hơn nếu như sosánh với các phương án cấp liệu chạy bằng điện như dùng băng tải, gầucào…

Hình 1.2: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m 3 /h do Việt Nam chế tạo, sử dụng máy bốc xúc

để cấp liệu

1.2 Phương án II: Cấp liệu bằng băng tải cao su

Mô hình trạm trộn sử dụng băng tải cao su để cấp liệu được thể hiệntrên hình 1.3 và hình 1.4.

Hình 1.3: Trạm trộn BTXM sử dụng băng tải cao su để cấp liệu

- Chú thích:

1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo, 4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Xyclo chứa xi măng, 7- Bộ phận thông khí của xyclo, 8- Bộ phận cân xi măng, 9- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10- Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân nuớc, 12- Buồng trộn, 13- Cabin điều khiển, 14- Đường chạy của xe skip, 15- Phễu chứa cốt liệu, 16-Xe skip, 17- Băng tải cao

su, 18- Phễu chứa cốt liệu.

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu ban đầu được chứa riêng ở các phễu chứa (18) (gồm có haihoặc ba phễu (18) chứa từng loại đá lớn, đá nhỏ và cát) Phía dưới các phễuchứa (18) có đặt bộ phận cân định lượng, cốt liệu sau khi được cân định

lượng xong sẽ được băng tải cao su (17) vận chuyển đến phễu chứa (15) rồi

xả xuống xe skip (16) Xe skip (16) sẽ vận chuyển cốt liệu theo đường chạy

số (14) lên buồng trộn (12) Xe skip được kéo bằng cáp và dẫn động nhờđộng cơ điện (10)

Nguyên lý hoạt động của các bộ phận khác như xyclo (6), vít tải (5),buồng trộn (12)…tương tự như trạm trộn dùng máy bốc xúc để cấp liệu đãtrình bày ở trên

- Phương án cấp liệu bằng băng tải cao su này có những ưu nhượcđiểm sau:

+ Ưu điểm:

Băng tải cao su là loại thiết bị vận chuyển vật liệu liên tục nên khi

sử dụng băng tải, năng suất cấp liệu sẽ cao Phương pháp cấp liệu này có thểphù hợp với các trạm có năng suất cao

Trong quá trình vận hành, băng tải làm việc tự động, do đó khôngcần có người trực tiếp để điều khiển băng tải như là dùng máy bốc xúc haydùng gầu cào để cấp liệu

Băng tải chạy bằng năng lượng điện có giá thành rẻ, dễ kiếm, đồngthời cùng loại năng lượng được sử dụng của cả trạm nên việc cung cấp nănglượng đơn giản hơn

+ Nhược điểm:

Kết cấu của trạm phức tạp, phải dùng hai hoặc ba băng tải cao su

để vận chuyển các loại cốt liệu khác nhau (đá lớn, đá nhỏ, cát), do vậy việclắp đặt tháo dỡ trạm khó khăn Giá thành của trạm trộn cũng đắt hơn do phảitrang bị nhiều bộ phận

Việc bố trí các băng tải tốn diện tích nên kích thước mặt bằng củatrạm trộn lớn, không phù hợp để lắp đặt ở những nơi chật hẹp

Mặc dù dùng băng tải để cấp liệu nhưng trên thực tế vẫn phải dùngthêm máy bốc xúc trong công đoạn đưa vật liệu vào các phễu chứa cốt liệu

đầu ở dưới, sau đó dùng ô tô trực tiếp đổ vào phễu Tuy nhiên lúc đó kết cấucủa trạm rất phức tạp, gây khó khăn cho việc lắp dựng.

Hình 1.4: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m 3 /h do Việt Nam chế tạo, sử dụng băng tải cao

su để cấp liệu

1.3 Phương án III: Cấp liệu bằng băng gạt

Mô hình trạm trộn sử dụng băng gạt để cấp liệu được thể hiện như hình1.5 và hình 1.6

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ, cát được chứa riêng biệt và lần lượt trong

ba ngăn phễu chứa số (14) Phía dưới mỗi phễu chứa (14) đều có bộ phận cânđịnh lượng cốt liệu Đá, cát sau khi được cân định lượng chính xác theo yêucầu của từng mác bê tông sẽ được xả xuống băng tải cao su (15) Cửa xả cốtliệu của các phễu chứa được đóng mở bằng các xy lanh khí nén Băng tải cao

su (15) sau khi nhận cốt liệu từ phễu chứa sẽ vận chuyển chúng và đổ vào

đầu phía dưới của băng gạt (13) Cốt liệu tiếp tục được vận chuyển theo bănggạt lên trên và cung cấp cho buồng trộn (10)

Hình 1.5: Trạm trộn BTXM sử dụng băng gạt để cấp liệu

- Chú thích:

1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo, 4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Bộ phận cân xi măng, 7- Xyclo chứa

xi măng, 8- Bộ phận thông khí của xyclo, 9- Bộ phận cân nuớc, 10- Buồng trộn, 11- Động

cơ điện dẫn động trục trộn, 12- Cầu thang, 13- Băng gạt, 14- Phễu chứa cốt liệu, 15- Băng tải cao su.

Buồng trộn của trạm này là loại buồng trộn cưỡng bức hai trục đặt nằmngang, hai trục trộn được dẫn động riêng biệt nhờ hai động cơ điện số (11)

Cabin của trạm trộn loại này được đặt ở dưới mặt đất, do vậy khi lắpdựng cần phải có thêm phần móng nền cho cabin.

Hình 1.6: Trạm trộn BTXM năng suất 60 m 3 /h do Hàn Quốc và Trung Quốc chế tạo, sử

Các bộ phận tham gia vận chuyển cốt liệu gồm băng tải cao su,băng gạt đều sử dụng nguồn năng lượng điện giá thành rẻ, dễ kiếm và cùngloại năng lượng được sử dụng của cả trạm trộn.

+ Nhược điểm:

Kết cấu của trạm khá phức tạp, gồm nhiều hệ thống như băng tải,băng gạt Do đó việc lắp đặt, tháo dỡ trạm khó khăn hơn so với các loại khác.Đồng thời giá thành của trạm cũng đắt hơn do phải trang bị nhiều bộ phận

Hệ thống băng tải cao su, băng gạt phải được bố trí thẳng hàng vớinhau, không thể bố trí vuông góc do vậy mặt bằng trạm lớn, tốn diện tích vàtrải dài theo một hướng

Việc cấp liệu ở phương án này vẫn phải dùng máy bốc xúc để đổvật liệu vào các phễu chứa.

1.4 Phương án IV: Cấp liệu bằng gầu cào

Mô hình trạm trộn sử dụng gầu cào để cấp liệu được thể hiện như hình 1.7 và hình 1.8

- Nguyên lý làm việc:

Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ và cát được đổ thành từng đống ở dướinền đất, các đống được ngăn cách bởi các vách ngăn Việc cấp liệu được thựchiện bằng cách dùng gầu cào (15) để đưa vật liệu từ phía xa đến gần, từ thấplên cao và tạo thành từng đống Nhờ vậy mà vật liệu sẽ được vun và rơi vàothùng cân cốt liệu Các thành phần cốt liệu sau khi cân định lượng xong sẽđược đổ vào xe skip và đi lên trên cung cấp cho buồng trộn (7) Đường lêncủa xe skip ở trạm trộn này được đặt thẳng đứng Trạm trộn này sử dụng loạibuồng trộn cưỡng bức hai trục đặt nằm ngang, dẫn động bằng một động cơđiện (6)

Trạm trộn gồm có hai cabin điều khiển: cabin số (8) để điều khiển việcvận hành trạm, còn cabin số (13) để điều khiển gầu cào

Các bộ phận khác như xyclo chứa xi măng (10), vít tải (15)…có cấutạo và nguyên lý hoạt động tương tự với các trạm khác đã trình bày ở trên.

Hình 1.4: Trạm trộn BTXM sử dụng gầu cào để cấp liệu

- Chú thích:

1- Động cơ điện dẫn động vít tải, 2- Hộp giảm tốc, 3- ống bơm xi măng vào xyclo, 4- Xe vận chuyển bê tông, 5- Vít tải cấp xi măng, 6- Động cơ điện dẫn động trục trộn, 7- Buồng trộn, 8- Cabin điều khiển trạm, 9- Bộ phận cân xi măng, 10- Xyclo chứa xi măng, 11- Bộ phận thông khí của xyclo, 12- Bộ phận cân nuớc, 13- Cabin điều khiển gầu cào, 14- Cần, 15- Gầu cào.

- Phương án cấp liệu bằng gầu cào này có những ưu nhược điểm sau:+ Ưu điểm:

Trạm trộn sử dụng gầu cào để cấp liệu bằng cách cào vun vật liệuthành từng đống sát khu đặt buồng trộn, do vậy kích thước của trạm nhỏ gọn.Tầm với của gầu cào khá xa giúp cho việc vun vật liệu được dễ dàng.

Gầu cào chạy bằng năng lượng điện rẻ tiền, dễ kiếm, đồng thờicùng loại năng lượng được sử dụng của cả trạm trộn do vậy thuận lợi choviệc cung cấp

Quá trình cấp liệu của gầu cào hoàn toàn độc lập, ô tô vận chuyểnvật liệu đến rồi đổ ra nền, sau đó gầu cào sẽ vươn cần ra cào gom vật liệu lạithành đống mà không cần sự trợ giúp của máy bốc xúc như ở các phương ánkhác

+ Nhược điểm:

Năng suất của gầu cào thấp, hơn nữa phụ thuộc vào trình độ taynghề của người điều khiển Do vậy phương án này chỉ thích hợp cho các trạmtrộn có năng suất trung bình và nhỏ

Khi trạm hoạt động, phải có thêm người để điều khiển gầu cào, do

đó tốn thêm chi phí vận hành

Hình 1.8: Trạm trộn BTXM năng suất 30 m 3 /h do Italia chế tạo, sử dụng gầu cào để cấp

liệu

1.5 Kết luận lựa chọn phương án

Các phương án cấp liệu trên đều có những ưu nhược điểm riêng và phùhợp với từng điều kiện nhất định Từ những phân tích trên, ta chọn phương

án thiết kế cho trạm trộn năng suất 45 m3/h là phương án I: cấp liệu bằng máybốc xúc, vì đây phương án tối ưu hơn cả với các ưu điểm nổi bật sau:

Kết cấu đơn giản, thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ

Giá thành thấp vì có ít các trang thiết bị

Diện tích mặt bằng của trạm trộn nhỏ gọn

Hơn nữa, các phương án cấp liệu khác dù ít hay nhiều đều phải có

sự trợ giúp của máy bốc xúc

Tham khảo trên thực tế hiện nay, do có nhiều ưu điểm đã trình bày ởtrên mà phương án cấp liệu dùng máy bốc xúc đang được sử dung rộng rãi,đặc biệt là đối với các trạm trộn có năng suất trung bình (từ 30 đến 60 m3/h)

Do đó việc lựa chọn phương án thiết kế dùng máy bốc xúc là hợp lý, phù hợpvới thực tế

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ

Bước đầu tiên trong công việc tính toán thiết kế một máy hay cụmmáy bất kỳ là tính toán thiết kế tổng thể máy Đối với trạm trộn bê tông ximăng, tính toán thiết kế tổng thể trạm nhằm mục đích xác định các thông số

cơ bản như năng suất, kích thước tổng thể… của từng bộ phận thuộc trạmgồm buồng trộn, xyclo chứ xi măng, phễu chứa cốt liệu, hệ thống cấp liệu, víttải cấp xi măng…để đảm bảo năng suất của cả trạm đạt yêu cầu thiết kế

2.1 Bố trí mặt bằng trạm trộn

Trạm trộn bê tông xi măng gồm có các bộ phận cơ bản chiếm diện tíchlớn là xyclo, buồng trộn, phễu đựng cốt liệu, cabin, đường dốc đi lên của máybốc xúc Tuỳ thuộc vào đặc điểm địa hình, diện tích lắp dựng trạm mà cócác phương án bố trí mặt bằng trạm khác nhau Về cơ bản, các bộ phận đềuđược xắp xếp theo các vị trí tương tự nhau ở tất cả các trạm, chỉ khác vềphương án bố trí các đường vận chuyển vật liệu (cốt liệu, xi măng)

Nhìn từ trên xuống, có thể đặt đường cấp xi măng và đường cấp cốtliệu vuông góc với nhau hoặc nằm trên cùng một đường thẳng

xi măng

Hình 2.1: Đường cấp cốt liệu và cấp xi măng cùng nằm trên một đường thẳng

Cấp cốt liệu

Cấp xi măng

Hình 2.2: Đường cấp cốt liệu và cấp xi măng vuông góc với nhau

Nếu bố trí đường cấp cốt liệu và đường cấp xi măng cùng nằm trênmột đường thẳng thì diện tích trạm sẽ trải dài theo một hướng và rất tốn diệntích Để diện tích mặt bằng của trạm trộn nhỏ gọn, vuông vắn, ta bố trí cáccụm bộ phận của trạm trên một mặt bằng hình vuông hoặc hình chữ nhật cócác cạnh gần bằng nhau, khi đó đường cấp cốt liệu và đường cấp xi măng sẽvuông góc với nhau

Để thuận tiện cho việc tính toán thiết kế tổng thể, ta phân chia trạmtrộn ra thành những khu vực và hệ thống sau: Khu vực đặt buồng trộn, khuvực đặt xyclo chứa xi măng, khu vực đặt phễu chứa cốt liệu và các hệ thốngcung cấp vật liệu (cốt liệu, xi măng…)

2.2 Tính toán thiết kế khu vực đặt buồng trộn

Buồng trộn là bộ phận tiếp nhận các thành phần cốt liệu, xi măng, nước

và chất phụ gia rồi trộn chúng thành một khối hỗn hợp bê tông xi măng Kếtcấu của một loại buồng trộn có dạng như hình 2.3

Hình 2.3: Buồng trộn cưỡng bức trục đứng có cánh trộn quay theo kiểu hành tinh

Chú thích:

1- Bàn tay trộn quay kiểu rô to, 2- Cánh tay trộn, 3- Bộ truyền hành tinh, 4- Động

cơ điện, 5- Hộp giảm tốc, 6- Vỏ buồng trộn, 7- Bàn tay trộn quay kiểu hành tinh.

Nguyên lý hoạt động:

Đây là loại buồng trộn có các cánh trộn quay kiểu hành tinh Động cơđiện (4) dẫn động hộp giảm tốc (5) làm các cánh tay (2) có gắn các bàn taytrộn (1) quay Nhờ có bộ truyền hành tinh mà các bàn tay trộn (7) vừa quayquanh trục riêng của nó, vừa quay quanh trục trung tâm Khi các bàn tay trộn(1) và (7) quay, chúng sẽ trộn đều hỗn hợp bê tông trong thùng

Thông số quan trọng nhất của buồng trộn là dung tích buồng trộn Nóquyết định đến lượng hỗn hợp bê tông được trộn trong một mẻ Dung tíchbuồng trộn gồm có các loại sau:

Vt là dung tích của hỗn hợp sau khi đã trộn xong và được dỡ ra khỏithùng

Vi là dung tích của hỗn hợp vật liệu được cấp vào thùng trước khitrộn

qua công thức kinh nghiệm sau:

Để tính được VH, ta cần xácd định dung tích Vt Dung tích Vt được tínhtoán theo năng suất Q của trạm Trạm trộn dùng loại máy trộn chu kỳ, do vậynăng suất của trạm được tính theo công thức (4-2, [1]) như sau:

Trong đó Tk là thời gian một chu kỳ trộn, được tính toán theo côngthước (4-3, [1]) như sau:

Tk = tc + t +td [s]

Trong đó:

tc là thời gian đổ vật liệu vào thùng trộn, giá trị của tc nằm trongkhoảng tc = (10…40) s, tc phụ thuộc vào kích cỡ máy trộn và hệ thống địnhlượng cấp liệu (trị số nhỏ dùng cho các máy có hệ thống định lượng cấp liệu

tự động) Tham khảo các trạm trộn trên thực tế hiện nay, lấy tc = 10 s

t là thời gian trộn, với máy trộn cưỡng bức t = (75…120) s Thamkhảo các trạm trộn trrên thực tế, lấy t = 75 s

td là thời gian đổ bê tông ra khỏi thùng Thời gian đổ sản phẩm raphụ thuộc vào phương pháp dỡ và thường nằm trong khoảng t = (10…30) s.Hiện nay các máy trộn thường dùng xy lanh khí nén để đóng mở cửa xảthùng trộn, vậy lấy td = 10 s

Thay các giá trị trên vào công thức tính Tk, ta có:

Tk = tc + t +td = 10 + 75 +10 = 95 (s)

Từ công thức tính Q, ta rút ra được công thức tính dung tích Vt và thay

số vào như sau:

Với năng suất trạm Q = 45 (m3/h)

Thay các giá trị vào công thức tính dung tích hình học VH của buồngtrộn, ta có:

Trong đó hệ số đông đặc lấy bằng kt = 0,85

Vậy dung tích Vi là:

2.2.2 Cabin điều khiển trạm trộn

Cabin được thiết kế phải đủ không gian để đặt máy tính điều khiển vàngười ngồi vận hành trạm Tham khảo các trạm trộn trên thực tế hiện nay,thiết kế cabin có diện tích 3 m2, với các chiều rộng và dài bc x lc = 1,2 m x 2,5

m Chiều cao cabin lấy hc = 2,2 m

2.2.3 Khung chính

Khung chính của trạm trộn là một khung kết cấu thép có nhiệm vụ làm

bộ khung để trên đó lắp đặt các bộ phận của trạm như buồng trộn, cabin điềukhiển, giá đỡ cho vít tải, đường chạy xe skip…

Hình 2.4: Kết cấu của khung chính

Chú thích:

1- Xe skip, 2- Khung chính, 3- Cabin điều khiển trạm, 4- Đường lên của xe skip, Buồng trộn, 6- Cửa xả bê tông của buồng trộn.

5-Các kích thước tổng thể của khung chính được xác định như sau:

- Chiều cao khung chính:

Chiều cao khung chính Hk được xác định xuất phát từ yêu cầu củakhung là đỡ buồng trộn lên độ cao nhất định để xả bê tông vào xe vận chuyển

bê tông sau khi trộn Do vậy chiều cao Hk của khung chính phụ thuộc vàochiều cao xả bê tông Hx

Chiều cao xả bê tông Hx phải lớn hơn chiều cao của loại ôtô vậnchuyển bê tông lớn nhất hiện nay đang dùng ở Việt Nam Theo bảng 5.1, tàiliệu (1) giới thiệu về một số xe vận chuyển bê tông xi măng hiện nay thườngdùng, chiều cao lớn nhất của các xe là hmax = 3780 mm, Vậy chọn chiều caocửa xả bê tông Hx = 3850 mm

Với điều kiện Hk > Hx, vậy chọn Hk = 4500 mm

- Chiều rộng khung chính Bk:

Chiều rộng khung chính Bk phải vừa đủ, không rộng quá mà cũngkhông hẹp quá Tham khảo thực tế ở các trạm trộn hiện nay, buồng trộnthường được đặt ở giữa khung chính, xung quanh buồng trộn cần có lối đi đểthuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa…bề rộng lối đi lấybằng a = 1 m Vậy bề rộng khung chính được tính là:

Bk = 2 (R + a) = 2 (1,28 + 1) = 4,56 (m)

Kích thước rộng lớn nhất của các xe vận chuyển bê tông hiện nayđang sử dụng phổ biến ở Việt Nam là bmax = 2750 mm, vậy chiều rộng khungchính Bk = 4,56 m là phù hợp để xe vận chuyển lùi vào nhận bê tông

- Chiều dài khung chính Lk:

Dựa vào hình vẽ, ta thấy chiều dài khunh chính Lk phải thoả mãnđiều kiện sau:

Lk > bc + b + 2R +aTrong đó:

bc là chiều rộng của cabin điều khiển, bc = 1200 mm

b là chiều rộng ô trống để cho xe skip đi lên, tham khảo các trạmtrộn bê tông trên thực tế ta lấy b = 2500 mm

Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ điện (7) quay, thông qua hộp giảm tốc (6) sẽ làm trụcbánh vít quay, nhờ đó xi măng được vận chuyển từ xyclo (8) đến buồng trộn(4) Trong các trạm trộn hiện nay, băng vít thường đặt nghiêng góc  =(300…600)

Thông số cơ bản của băng vít là năng suất vận chuyển, tính bằng T/h.Năng suất của băng vít được tính toán sao cho cung cấp đủ xi măngcho buồng trộn đảm bảo năng suất của cả trạm trộn là Q = 45 m3/h

Tuỳ thuộc vào mác bê tông mà lượng xi măng trong bê tông là khácnhau Lượng xi măng trong 1 m3 bê tông nằm trong khoảng x = (0,2  0,48)T/ m3.

Để băng vít có thể cung cấp đủ xi măng cho tất cả các loại bê tông màtrạm sản xuất nên khi tính toán lấy xmax = 0,48 T/m3

Vậy năng suất băng vít phải thoả mãn:

Qbv > xmax Q = 0,48 45 = 21,6 (T/h)

Trong đó:

Qbv là năng suất băng vít (T/h)

xmax là lượng xi măng tối đa trong 1 m3 be tông, xmax = 0,48 T/m3

Q là năng suất trạm trộn, Q = 45 m3/h

Vậy chọn Qbv = 22 T/h

Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ điện (8) quay, thông qua hộp giảm tốc (7) sẽ làm quaytang tời (9) kéo cáp (10) lên Nhờ đó xe skip (1) được kéo lên theo đườngchạy số (2) Khi xe skip (1) được kéo cao đến vị trí ngang với cửa nạp (3) Xeskip sẽ được lật nghiêng, cửa xả phía dưới xe tự mở ra, cốt liệu nhờ trọnglượng bản thân sẽ rơi vào buồng trộn qua cửa nạp (3) Sau đó xe skip lại được

hạ xuống và tiếp tục chu kỳ cấp liệu mới

Hình 2.6: Hệ thống xe skip cấp liệu

Chú thích:

1- Xe skip, 2- Đường chạy của xe skip, 3- Cửa nạp cốt liệu của buồng trộn, Động cơ điện của buồng trộn, 5- Buồng trộn, 6- Hộp giảm tốc, 7- Động cơ điện dẫn động

4-xe skip, 8- Tang tời, 9- Dây cáp, 10- Pu ly.

Xe skip được tính toán để đảm bảo cung cấp đủ cốt liệu cho buồng trộnphù hợp với năng suất trạm

Lượng cốt liệu mà xe skip vận chuyển trong một lần phải đủ để cungcấp cho buồng trộn trong 1 mẻ trộn Theo tính toán ở phần trước, dung tíchcủa khối hỗn hợp bê tông xi măng dỡ ra khỏi thùng trộn sau 1 mẻ trộn là Vt =1,2 m3 Vậy khối lượng bê tông 1 mẻ trộn là:

Mt = Vt b = 1,2 2,5 = 3 (T)

Trong đó b là khối lượng riêng của bê tông, b = 2,5 (T/m3)

Xe skip phải được tính toán đảm bảo cung cấp đủ cốt liệu ứng với loại

bê tông có thành phần cốt liệu lớn nhất Lượng xi măng tối thiểu trong 1 m3

bê tông là xmin = 0,2 T/m3.Vậy phần trăm lượng cốt liệu tối đa trong bê tôngtính theo khối lượng là:

Trong đó:

C là lượng cốt liệu tối đa trong 1T bê tông

Xmin là lượng xi măng tối thiểu trong 1 m3 bê tông, xmin = 0,2 T/m3.Vậy khối lượng cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trong mộtlần là:

Thể tích của khối cốt liệu lớn nhất mà xe skip phải vận chuyển trongmột lần là:

Trong đó:

Vc là thể tích của khối cốt liệu ở một lần vận chuyển

c là khối lượng riêng của hỗn hợp cốt liệu, c = 1,5 T/m3

2.4 Tính toán thiết kế khu vực đặt xyclo chứa xi măng

2.4.1 Xyclo chứa xi măng

Xyclo chứa xi măng là một loại bun ke chứa vật liệu, có nhiệm vụchứa đựng và bảo quản xi măng trong một thời gian ngắn để phục vụ cho quátrình sản xuất bê tông của trạm trộn Xyclo có dạng hình trụ tròn, phần dưới

có đoạn vát côn để xi măng có thể dễ dàng rơi từ trên xuống đến một đầu củabăng vít Kết cấu cơ bản của xyclo như hình 2.7 và hình 2.8

Hình 2.7: Xyclo chứa xi măng

Trong quá trình sản xuất bê tông, chỉ nên dùng xyclo để chứa xi măngtrong một ngày, không nên lưu lại xi măng sang ngày sau để tránh hiện tượngvón cục và ảnh hưởng của thời tiết sẽ làm chất lượng xi măng bị giảm Dựavào cơ sở đó, ta sẽ tính toán ra dung tích xyclo để có thể chứa được lượng ximăng đủ dùng trong một ngày phù hợp với năng suất trạm trộn Q = 45m3/h

Theo tính toán ở phần trước, ta có năng suất của băng vít vận chuyển

xi măng là Qbv = 22 T/h Giả thiết một ngày trạm trộn làm việc một ca vớithời gian t = 4 h Vậy xyclo phải chứa được lượng xi măng để dùng trong mộtngày là:

Vx là dung tích mỗi xyclo (m3)

Mx là khối lượng xi măng trong mỗi xyclo (T)

xm là khối lượng riêng của xi măng bột, xm = 1,3 (T/m3)

bản của xyclo như sau:

Đường kính xyclo D: Tham khảo các xyclo ở các trạm trộn trênthực tế, ta lấy D = 2,5 m

Đường kính cửa xả d: Để phù hợp với việc lắp ghép với đường ốngbăng vít, đồng thời tham khảo các xyclo trên thực tế, ta lấy d = 0,2 m

Chiều cao h2: Để tạo được độ dốc cho xi măng rơi xuống cửa xả,lấy h2 = 1,7 m

Chiều cao h1: Được tính toán theo thể tích của xyclo

Phía trên đỉnh xyclo có lắp ống thông khí cao khoảng 1,5 m

2.4.2 Khung thép đặt xyclo

Khung thép có nhiệm vụ đỡ xyclo lên cao để lắp 1 đầu băng vít vàocửa xả của xyclo Để đảm bảo góc nghiêng của băng vít là 450, Khung thépphải nâng xyclo lên độ cao 3 m tính từ mặt đất lên cửa xả xyclo Vậy chiềucao tổng cộng của xyclo đặt trên khung đỡ là:

Hình 2.8: Xyclo chứa xi măng

2.5 Tính toán thiết kế khu vực đặt phễu chứa cốt liệu

Phễu chứa cốt liệu có nhiệm vụ chứa cốt liệu từ máy bốc xúc đổ vào,sau đó cân định lượng rồi xả vào xe skip Hình dạng cơ bản của phễu chứanhư hình 2.9

Hình 2.9: Phễu chứa cốt liệu

Chú thích:

1- Ngăn đá lớn, 2- Ngăn đá nhỏ, 3- Ngăn cát.

Dung tích của phễu chứa phải đủ lớn để đảm bảo năng suất trạm,nhưng cũng không cần thiết phải lớn quá vì như vậy kích thước sẽ kồng kềnh.Tham khảo các trạm trộn trên thực tế, đối với trạm năng suất 45 m3/h, ta thiết

kế phễu chứa gồm 3 ngăn bằng nhau, mỗi ngăn có dung tích 6 m3 Đường vậnchuyển của máy bốc xúc được xây dốc 200

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ MÁY TRỘN

3.1 Lựa chọn bộ máy trộn

Bê tông sản xuất ra ở các trạm trộn là những mác bê tông có yêu cầucao về chất lượng, do vậy bộ máy trộn được dùng trong các trạm trộn là loạimáy trộn cưỡng bức Các máy trộn cưỡng bức được sử dụng phổ biến ở cáctrạm trộn hiện nay là các loại máy trộn trục đứng kiểu rôto, máy trộn trụcđứng kiểu hành tinh, máy trộn trục đứng có thùng trộn quay, máy trộn trụcngang

3.1.1 Máy trộn trục đứng kiểu rôto

Sơ đồ cấu tạo máy trộn trục đứng kiểu rôto được thể hiện trên hình 3.1.Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ điện (5) quay, thông qua bộ truyền xích (6) và bộ truyềnbánh răng (7) sẽ làm trục trộn quay, từ đó làm cho các cánh tay trộn (3) cùngvới bàn tay trộn (4) quay quanh trục của nó Do đó loại máy trộn này đượcgọi là máy trộn rôto Cốt liệu, xi măng được cấp vào buồng trộn qua các cửa

số (1), nước được phun vào buồng trộn bằng đường ống (2) Sau khi đã trộnxong, bê tông sẽ được đổ ra theo cửa (9) Việc đóng mở các cửa đối với máytrộn cỡ nhỏ thường bằng xy lanh khí nén, còn đối với các máy trộn cỡ lớnthường bằng xy lanh thuỷ lực hoặc truyền động điện

Thùng trộn của máy trộn rôto thường có dạng hình vành khăn và cáccánh trộn được bố trí ở các vị trí có bán kính khác nhau, sao cho sau mộtvòng quay chúng có ít nhất một lần quét qua khoang trộn Các cánh trộn đượctreo bằng cơ cấu đàn hồi giúp cho hạt vật liệu không bị kẹt giữa bàn tay trộn

và vỏ thùng trộn

Để tiết kiệm không gian, bộ truyền động thường được bố trí ở phíadưới đáy hoặc bên trong thùng Tỷ số truyền của bộ truyền động tương đốilớn (i=3060), do vậy phải phối hợp nhiều bộ truyền hoặc sử dụng bộ truyềnbánh răng hành tinh

Hình 3.1: Máy trộn bê tông trục đứng kiểu rôto

Chú thích:

1- Cửa cấp liệu, 2- ống dẫn nước, 3- Cánh tay trộn, 4- Bàn tay trộn, 5- Động cơ điện, 6- Bộ truyền xích, 7- Bộ truyền bánh răng, 8- ổ lăn, 9- Cửa dỡ vật liệu

3.1.2 Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh

Đặc trưng của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh là có các cánh trộnquay theo kiểu hành tinh (vừa quay theo trục trung tâm, vừa quay theo trụcriêng của nó) Do vậy quỹ đạo của các cánh trộn không phải là đường tròn màtheo đường xycloit, nhờ đó khả năng trộn của máy này tốt hơn so với máytrộn rôto

Sơ đồ cấu tạo của máy trộn trục đứng kiểu hành tinh được thể hiện trên

Hình 3.2: Máy trộn trục đứng kiểu hành tinh