Nguyễn Vạn Hảo-luận văn thiết kế xe trộn bê tông tự nạp liệu fiori

luận văn thiết kế xe trộn bê tông tự nạp liệu fiori, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thông số kỹ thuật, xe trộn bê tông, trạm trộn di động

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 5

1 Tổng quan về bê tông xi măng: 5

2 Tầm quan trọng của bê tông xi măng: 5

3 Giới thiệu về thành phần chính của hỗn hợp Bê Tông Xi Măng 6

4 Phương pháp sản xuất bê tông xi măng bằng trạm trộn 7

5 Phân loại các máy và thiết bị trộn bê tông xi măng 10

6 Lựa chọn phương án thiết kế: 12

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ NẠP LIỆU FIORI 13

1 Công dụng 13

2 Yêu cầu của xe: 14

3 Phân loại xe: 14

4 Giới thiệu về hãng xe FIORI 14

5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 15

6 Quy trình sản xuất bê tông bằng xe trộn bê tông tự nạp liệu FIORI: 18 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ NĂNG SUẤT LÀM VIỆC CỦA MÁY 22

1 Các kích thước chung của máy 22

2 Các thông số của máy FiORI BD X50: 23

3 Tính ổn định máy trộn bê tông tự nạp liệu 26

4 Năng suất của xe trộn bê tông tự nạp liệu 30

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỒN TRỘN BÊ TÔNG 31

1 Chức năng nhiệm vụ của bồn trộn bê tông xi măng: 31

2 Nguyên lý và cấu tạo của hệ thống thùng trộn trên xe trộn bê tông tự nạp liệu: 32

3 Xác định dung tích và kích thước bồn trộn bê tông xi măng: 33

4 Xác định các lực tác dụng lên thùng trộn 35

5 Tính kiểm tra bền kết cấu thùng trộn 44

6 Tính toán thiết kế cánh trộn: 48

7 Phương pháp dẫn động cho thùng trộn: 55

8 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của con lăn đỡ: 57

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NẠP LIỆU CỦA XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ LIỆU 58

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của gàu xúc: 58

2 Xác định lực tác dụng tới cần xúc: 60

3 Tính toán lực tác dụng lên xi lanh nâng cần 62

4 Xác định lực đẩy trong xi lanh đậy nắp gầu 63

5 xác định lực trong xi lanh đóng xả vật liệu dưới đáy gầu 64

6 Tính toán thiết kế cần xúc: 66

7 Tính chọn tiết diện cần 71

8 Tính toán thiết kế thanh đẩy 72

9 Tính toán thiết kế gầu xúc 77

10 Tính toán thiết kế mép gầu 79

11 Tính sức bền chốt cần liên kết với máy 82

12 Tính sức bền mối hàn: 85

CHƯƠNG 6: TÍNH LỰC CẢN LÊN CƠ CẤU DI CHUYỂN VÀ CÔNG SUẤT MÁY BÊ TÔNG TỰ NẠP LIỆU 87

1 Tính toán cơ cấu di chuyển bánh hơi 87

2 Công suất cần thiết cho cơ cấu di chuyển 92

CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG THỦY LỰC 93

1 Tính toán xi lanh thủy lực 93

2 Sơ đồ điều khiển thủy lực và nguyên lý hoạt động 100

CHƯƠNG 8: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ NẠP LIỆU 105

1 BẢNG CHU KỲ BẢO DƯỠNG ĐỊNH KỲ 105

2 Bảo dưỡng động cơ 106

3 Bảng thông số dầu mỡ 109

4 Kiểm tra tổng thể và bôi trơn 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111

LỜI MỞ ĐẦU

Đứng trước xu thế toàn cầu hóa cũng như sự cạnh tranh khốc liệt của nền

kinh tế thị trường hiện nay sự nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản xuất là

một việc làm tất yếu không chỉ trong kinh doanh sản xuất mà còn là của các nhà

sản xuất máy móc nói chung và nghành máy xây dựng nói riêng Máy xây dựng

là một lĩnh vực rất quan trọng, gồm nhiều loại máy móc với các chủng loại khác

nhau Để nâng cao năng lực sản xuất bê tông phát triển cho ngành xây dựng dân

dụng và cầu đường mà phải linh hoạt về phương thức sản xuất thì phải áp dụng

những máy móc, những công nghệ trong thời đại 4.0 nên việc phát triển các loại

máy móc phục vụ cho nghành là một yêu cầu rất quan trọng

Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu ở các nước phát triển hiện nay, em

đã chọn một loại máy cho để tài tốt nghiệp của mình là: Thiết kế xe trộn bê

tông tự nạp liệu fiori năng suất 20m 3 /h Trong quá trình làm bài em đã vận

dụng được những kiến thức đã học trên ghế nhà trường kết hợp với thực tiễn sản

xuất thông qua quá trình thực tạp khác nhau tại công ty để từ đó làm cở cho thiết

kế của mình

Tuy nhiên với kinh nghiệm cũng như hiểu biết về thực tế còn ít và năng

lực bản thân có hạn nên không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được

sự đóng góp ý kiến cũng như sự phê bình của quí thầy cô để từ đó củng cố thêm

kiến thức cũng như nâng cao hiểu biết về các kinh nghiệm thực tế của mình về

các loại máy xây dựng nhằm phục vụ cho công việc sau này

Em xin cảm ơn Ban Giám Hiệu nhà trường, quí thầy cô trong Bộ Môn và

toàn thể thầy cô giáo trường ĐH GTVT TP.HCM em xin bày tỏ lòng biết ơn

chân thành đến thầy THS Lê Thanh Đức đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em

trong suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp này

Cuối cùng em xin cảm ơn BGĐ và toàn thể cán bộ nhân viên cty TNHH

TMDV MTV Huỳnh thy đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình

thực tập tốt nghiệp và cung cấp các tài liệu có ích cho thiết kế của em

Em xin chân thành cám ơn!

TP HCM, ngày 10 tháng 3 năm 2021

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Vạn Hảo

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1 Tổng quan về bê tông xi măng:

Hiện nay trong các công trình xây dựng đang sử dụng hai dạng bê tông:

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

là bê tông xi măng

- Bê tông xi măng do các cốt liệu dạng bột như cát, xi măng hoặc vôi được trộn với nước tạo thành các sản phẩm này được gọi là hỗn hợp vữa bê tông Tác dụng của việc trộn bê tông được coi là hiệu quả nếu các cốt liệu được trộn đều và hàm lượng không khí trong hỗn hợp chiếm tỷ lệ nhỏ

Bê tông xi măng có ưu điểm là độ bền cao, có khả năng chống cháy và tạo ra các kết cấu có tính mỹ quan nên đang được sử dụng rộng rãi các công trình xây dựng vĩnh cửu như nhà ở, cầu cống, bến cảng, đường sân bay

Nếu khối lượng bê tông xi măng yêu cầu lớn thì có thể sản xuất từ các nhà máy sản xuất bê tông, các trạm trộn liên hợp, còn nếu khối lượng yêu cầu không lớn thì có thể sản xuất trực tiếp từ công trường bằng các máy trộn độc lập Các máy trộn bê tông hiện nay cũng rất phong phú về chủng loại và đa dạng về kết cấu Trong số các máy trộn bê tông chúng ta chỉ đề cập đến những loại máy trộn đang được sử dụng rộng rãi với số lượng lớn nhất

2 Tầm quan trọng của bê tông xi măng:

Ngày nay các công trình xây dựng dân dụng (như nhà cao tầng, nhà ở vĩnh cửu), các công trình xây dựng công nghiệp (các công trình xây dựng thủy lợi, các nhà máy thuỷ điện và các công trình xây dựng giao thông như cầu, đường sân bay, bến cảng ) thường được xây dựng bằng bê tông và bê tông cốt thép Vì các vật liệu này có tính bền vững, mỹ quan, và có khả năng chống cháy tốt

Bê tông xi măng là một loại vật liệu hỗn hợp nó có thể kết hợp với cốt thép tạo

ra kết cấu bê tông cốt thép có khả năng chịu nén, uốn rất cao do vậy nó được sử dụng rộng rãi khắp mọi nơi phục vụ cho các công trình có tính bền vững cao

3 Giới thiệu về thành phần chính của hỗn hợp Bê Tông Xi Măng

- Hỗn hợp bê tông xi măng : bt = (1.8  2.5) T/m3

 Góc chân nón của vật liệu:

4 Phương pháp sản xuất bê tông xi măng bằng trạm trộn

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang làm thay đổi diện mạo đất nước ta hàng ngày, và trạm trộn bê tông xi măng đóng vai trò hết sức quan trọng, vì nó cung cấp bê tông cho hầu hết các công trình trọng điểm

Trạm trộn bê tông xi măng là một tổng thành nhiều cụm và thiết bị, các cụm thiết

bị này phải phối hợp nhịp nhàng với nhau để hoà trộn các thành phần: cát, đá, nước, phụ gia và xi măng tạo thành hỗn hợp bê tông xi măng

* Các yêu cầu chung về trạm trộn

- Đảm bảo trộn & cung cấp được nhiều mác bê tông với thời gian điều chỉnh nhỏ nhất

- Cho phép sản xuất được sản xuất được hai loại hỗn hợp bê tông khô hoặc ứơt

- Hỗn hợp bê tông không bị tách nước hay bị phân tầng khi vận chuyển

- Trạm làm việc êm không ồn, không gây ô nhiểm môi trường

- Lắp dựng sữa chữa đơn giản

- Có thể làm việc ở hai chế độ là tự động hoặc bằng tay

Dưới đây là một số hình ảnh về một số dạng trạm trộn bê tông xi măng đang có trên thị trường:

Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải, loại này được dùng phổ biến hiện nay, tuy nhiên ở những nơi có diện tích lắp đặt hẹp, thì không sử dụng được

Và tại những nơi có diện tích lắp đặt hẹp, người ta sử dụng trạm trộn bê tông dùng tời kéo skip chứa vật liệu lên thùng trộn bê tông, đây cũng là một loại dùng phổ biến hiện nay

Hình 1.1: Trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu bằng tời kéo

Hình 1.2: trạm trộn bê tông xi măng cấp liệu băng tải

*Về nguyên lý hoạt động trạm trộn bê tông xi măng được biểu diễn bằng sơ đồ khối sau:

5 Phân loại các máy và thiết bị trộn bê tông xi măng

a Căn cứ theo phương pháp trộn:

Được phân thành hai nhóm là nhóm máy trộn tự do và nhóm máy trộn cưỡng bức:

 Nhóm máy trộn tự do:

Cánh trộn được gắn trực tiếp vào thùng trộn, khi thùng trộn quay các cánh trộn

sẽ quay theo và nâng một phần các cốt liệu lên cao, sau đó để chúng rơi tự do xuống phía dưới thùng trộn đều với nhau tạo thành hỗn hợp bê tông

Loại máy này có cấu tạo đơn giản tiêu hao năng lượng ít nhưng thời gian trộn lâu và chất lượng hỗn hợp bê tông không tốt bằng phương pháp trộn cưỡng bức

Trong các máy trộn cưỡng bức hiện nay đang sử dụng có hai loại: máy trộn trục đứng và máy trộn trục ngang đều là máy trộn có thùng trộn cố định

Ngoài ra còn có các loại máy trộn cưỡng bức trục đứng thùng trộn quay gọi là máy trộn cưỡng bức kiểu hành tinh

b Căn cứ vào phương pháp đổ bê tông xi măng ra khỏi thùng chia làm bốn

loại:

- Loại đổ bê tông bằng cách lật nghiêng thùng

- Loại đổ bê tông bằng máng dỡ liệu

- Loại đổ bê tông qua đáy thùng

- Loại đổ bê tông bằng cách thùng quay ngược lại

 Phương pháp đổ bằng cách lật nghiêng thùng:

Chỉ thích hợp với các máy trộn kiểu tự do có dung tích thùng nhỏ hơn

250 lít (đối với loại lật thùng bằng lực quay tay) và nhỏ hơn 350 lít (loại lật thùng nhờ lực cưỡng bức)

 Phương pháp đổ bằng máng

Khi muốn lấy bê tông xi măng ra ta đưa máng vào, thùng trộn quay sẽ đổ bê tông vào máng để chảy ra ngoài Phương pháp này đổ chậm và không triệt để Thường áp dụng với các máy trộn kiểu tự do hình trụ có dung tích thùng từ 450 lít đến 1000 lít

 Phương pháp dỡ bê tông xi măng qua đáy thùng

Dưới đáy thùng có cửa dỡ liệu khi lấy bê tông xi măng ra ta quay tấm cửa dỡ liệu, bê tông sẽ tự chảy ra Việc đóng mở các cửa sổ dỡ liệu thường do các xi lanh thủy lực hoặc hơi ép điều khiển Phương pháp này thường áp dụng cho các máy trộn chu kỳ kiểu cưỡng bức

 Phương pháp dỡ bê tông xi măng bằng cách quay thùng ngược lại với chiều quay ban đầu

Cánh trộn sẽ đẩy bê tông ra khỏi thùng Phương pháp này chỉ áp dụng cho các

xe vận chuyển bê tông xi măng

6 Lựa chọn phương án thiết kế:

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn hiện nay các công trình như xây dựng đường nông thôn mới, các công trình thủy điện, hồ trữ nước, xây dựng các cây cầu, các nhà máy, bờ đê, …các công trình này thường có khối lượng bê tông rất lớn, mà chúng lại đặt ở cách xa các địa điểm khác nhau, ở những nơi nông thôn, những nơi có địa hình đi lại khó khăn Việc xây dựng một trạm trộn bê tông xi măng ở những nơi như vậy là không hợp lý vì chi phí đầu tư ban đầu quá lớn, nếu sử dụng theo phương pháp trộn thông thường thì chi phí cho công nhân rất lớn mà thời gian thì lại kéo dài gây chậm tiến độ Vì các yếu tố trên người ta đã tìm hiểu

và thiết kế ra một loại xe rất ưu việt là xe trộn bê tông tự nạp liệu dựa theo máy mẫu FIORI do ITALYA sản xuất, Sản phẩm này được thiết kế để sản xuất bê tông chất lượng cao ngay tại công trình mà không đòi hỏi nhiều máy móc, thiết

bị cũng như nhân công Máy Trộn là sự kết hợp 3 trong 1 của:

1- Máy xúc lật được trang bị hệ thống cân đong vật liệu, cung cấp khả năng

tự nhập vật liệu cho máy trộn với độ chính xác cao về khối lượng và thành phần 2- Trạm trộn bê tông với bộ điều khiển trung tâm kiểm soát thành phần vật liệu, chất lượng bê tông theo tiêu chuẩn thiết lập

3- Xe bồn vận chuyển bê tông tới địa điểm thi công

Do đó, máy trộn đảm bảo khả năng cung ứng bê tông chất lượng, kịp thời tùy chỉnh theo nhu cầu thực tế tại công trường mà không phải phụ thuộc vào giao thông, khoảng cách tới trạm trộn… Người dùng hoàn toàn chủ động về thời gian, tiến độ thi công Vì vậy ứng dụng của máy trộn bê tông Fiori bao trùm từ thi công dân dụng, xây dựng hầm lò, thủy điện, hay cung ứng cho những vùng xa xôi, giao thông khó khăn

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM XE TRỘN BÊ TÔNG TỰ NẠP LIỆU

FIORI

1 Công dụng

Hiện nay phương pháp sản xuất cung cấp cho các công trình có khối lượng

bê tông lớn chủ yếu là việc xây dựng các trạm trộn bê tông có năng suất từ vài chục đến vài trăm tấn/giờ, sau đó bê tông được vận chuyển bằng các xe bồn chuyên chở bê tông trong bán kính từ vài km đến vài chục km Phương pháp này khá hiệu quả trong khu vực đồng bằng, trong thành phố với số lượng tông lớn Nhưng tại những nơi có địa hình khó khăn, những nơi cần những khối

lượng bê tông từ vài trăm đến vài ngàn m3 như xây dựng đường nông thôn, xây dựng cầu, nhà máy… việc sản xuất bê tông bằng cách xây dựng các trạm trộn thì không hợp lý về mặt kinh tế do việc lắp dựng và di chuyển đòi hỏi chi phí và kỹ thuật cao

Việc nghiên cứu và phát triển ra một loại xe công trình tích hợp các điểm mạnh của xe xúc lật, hệ thống trạm trạm trộn và xe chở bê tông đã phần nào giải quyết được các vấn đề nêu trên

Xe nạp liệu, trộn và vận chuyển bê tông (gọi tắt là xe trộn bê tông tự nạp liệu) dùng để sản xuất bê tông và vận chuyển bê tông từ nơi sản xuất đến công trình xây dựng với cự ly dưới 5km nhằm mục đích loại bỏ hệ thống trạm trộn bê tông, tiết kiệm chi phí vận hành các loại xe cơ giới như xe xúc lật và hạn chế số lượng nhân công nhằm mục đích tăng năng suất lao động

Quá trình nạp vật liệu được thực hiện bằng cách thiết kế ra một hệ thống bồn nước và bơm trên xe cùng với bộ phận gàu xúc giúp cung cấp xi măng, cát,

đá một cách dễ dàng Quá trình nâng gàu được truyền động bằng hệ thống xi lanh thủy lực, việc cân khối lượng vật liệu bằng sự chênh lệnh áp suất dầu thủy lực, hệ thống tính toán thành phần bê tông qua màn hình điện tử khiến cho việc sản xuất bê tông có chất lượng rất cao

Trong quá trình vận chuyển, bồn chứa bê tông phải được quay để đảm bảo chất lượng bê tông Khi vận chuyển bê tông ở cự ly dưới 5km ta đổ bê tông với

70-80% dung tích bồn trộn và cho bồn quay với tốc độ nhỏ từ 3-4 vòng/phút Để

đảm bảo bê tông trong quá trình vận chuyển không bị phân tầng và đông cứng

2 Yêu cầu của xe:

- Phải thỏa mãn về các tiêu chuẩn về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường

- Bồn có kích thước và hình dáng phù hợp để chứa và trộn bê tông tương

ứng với tải trọng cho phép của xe, có thể điều chỉnh được tốc độ quay theo yêu

cầu

- Hệ thống gàu xúc phù hợp với công suất của xe, việc nâng hạ cần phải thật

linh hoạt

- Chế độ cân vật liệu có độ chính xác cao

- Cho phép xả sạch bê tông và vệ sinh dễ dàng

- Hệ thống di chuyển mạnh mẽ, bán kính quay vòng nhỏ để hoạt động dễ

dàng trong không gian nhỏ

3 Phân loại xe:

Hiện nay trên thế giới giới và thị trường Việt Nam thì loại xe này khá mới và

tại nước ta thì số lượng không nhiều và được phân loại dựa theo khối lượng bê

tông sản xuất được trong một mẻ với thời gian sản suất là 15 phút

- FIORI BD X50 năng suất 5m3/mẻ

- FIORI BD X35 năng suất 3,5m3/mẻ

- FIORI BD X25 năng suất 2,5m3/mẻ

- FIORI BD X10 năng suất 1m3/mẻ

Và FIORI BD 460 năng suất 4m3/mẻ ở phiên bản này thì cả bồn trộn và gàu

xúc có thể xoay quanh trục 3600

4 Giới thiệu về hãng xe FIORI

Tập đoàn Fiori là một công ty 100% Italia với trên 70 năm kinh nghiệp

nghiên cứu và phát triển và cung cấp Máy Fiori tới trên 60 quốc gia trên thế giới

Khác với nhiều tập đoàn khác, Fiori tập trung toàn bộ kinh nghiệp và chất xám

vào một dòng sản phẩm duy nhất

Máy Trộng Bê Tông Tự Nạp Liệu Fiori, và các giải pháp hỗ trợ Điều này

giúp Fiori đào sâu nghiên cứu và đưa ra được một giải pháp tổng thế cho việc

sản xuất bê tông chất lượng cao tại công trường cũng như giúp cho các sản phẩm

của Fiori được tối ưu về cả hiệu suất làm việc cũng như sự tiện lợi khi sử dụng

5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

I Động cơ/ các bơm thủy lực

J Bình chứa dầu thủy lực

K Hệ thống bơm nước

L Cabin điều khiển

M Đèn làm việc

 Nguyên lý hoạt động của xe:

Kết cấu máy gồm 3 phần chính: máy cơ sở, bồn trộn bê tông và gầu xúc

- Phần máy cơ sở gồm: cơ cấu di chuyển bánh hơi rất linh động trong mọi địa hình Trên máy cơ sở có gắn thêm hai bồn nước rất thuận tiện cho việc sản xuất bê tông

- Bồn trộn được đặt trên máy cơ sở có thể quay và nhờ các cánh trộn có thể trộn các vật liệu lại với nhau

- Gầu xúc được liên kết với máy cơ sở hoạt động nhờ hệ thống xi lanh thủy lực

Cách thức hoạt động của xe được cụ thể như sau: Xe được đưa đến công trình thi công sản xuất bê tông xi măng Ban đầu cho bồn trộn (D) quay theo chiều kim đồng hồ nhờ động cơ thủy lực thông qua hộp giảm tốc đồng thời cho nước cũng được bơm từ bồn nước (H) được bố trí trên xe, nước được bơm thông qua bơm nước (K) Lượng nước được bơm vào đều được hệ thống điện tử trên

xe tính toán sao cho phù hợp với mác bê tông mà người vận hành cài đặt hoặc người điều khiển chọn lượng nước phù hợp theo kinh nghiệm

Trong lúc đó cụm gầu xúc (E) được hạ xuống sát mặt đất, phần trên của gầu

có một cửa có thể đóng mở lúc này công nhân tiến hành công việc nạp bê tông vào gầu xúc Khi xi măng đã đầy gầu được nâng lên nhờ hệ thống xi lanh thủy lực điều khiển bởi cần điều khiển bố trí trong cabin, xi măng được nạp vào bồn trộn, tiếp tục lặp lại quá trình này nếu như lượng xi măng để trộn vẫn không đủ

vì thể tích gầu xúc là 0.68m3

Bồn trộn tiếp tục quay xe tiến tới đống vật liệu tiến hành tự cung cấp cát và

đá bằng cách hạ gầu xúc xuống lớp vật liệu, xe tiến tới phía trước mép gầu tiến hành cắt đất khi vật liệu đã đầy gầu nắp gầu được đóng lại nhờ hệ thống hai xi lanh thủy lực Kết thúc quá trình xúc liệu cụm gầu xúc (E) được nâng lên nhờ hai

xi lanh gắn ở đuôi cần gầu được nâng lên, cùng lúc này cảm biến áp suất dầu được gắn ở gầu tiến hành cân vật liệu và báo về màn hình trong cabin Gầu xúc được nâng lên tới điểm cao nhất tiến hành xả vật liệu nhờ nắp xả gầu được gắn dưới đáy gầu Tiếp tục lặp lại quá trình nếu lượng vật liệu cung cấp vẫn chưa đủ Trường hợp trong quá trình xúc vật liệu bị hệ thống báo dư thì có thể thao tác xả vật liệu bằng cách điều khiển mở bớt cửa xả tại đáy gầu xúc cho ra ngoài

Kết thúc quá trình nạp liệu tiến hành quá trình trộn bằng cách cho thêm

lượng nước còn thiếu và quay bồn trong khoảng thời gian khoảng 2 phút

Tiến hành quá trình xả vật liệu bằng cách cho xe trộn tới công trình bồn quay theo chiều ngược kim đồng hồ hệ thống cánh trộn xoắn ốc tiến hành đẩy lượng

bê tông trong bồn chảy ra ngoài Nhờ hệ thống phễu (F) và máng xả (G) bê tông được chảy ra ngoài kết thúc quá trình sản xuất chu trình sản xuất tiếp theo làm việc tương tự

6 Quy trình sản xuất bê tông bằng xe trộn bê tông tự nạp liệu

FIORI:

Tổng thời gian: 15 phút cho một mẻ trộn bê tông (từ khi bơm nước đến khi

xả bê tông)

a Quá trình bơm nước đầu tiên:

Quá trình bơm nước được thực hiện qua hai giai đoạn chính:

- Đầu tiên là bơm nước sạch từ bên ngoài môi trường vào bồn chứa nước được thiết kế sẵn trên xe

- Sau đó nước được bơm vào bồn trộn nhờ bơm nước được thiết kế sẵn trên

xe, trong quá trình bơm tốc độ quay của bồn trộn được bật chế độ quay tối

đa nhằm cho nước làm ướt tất cả các bề mặt bên trong bồn trộn tránh gây tình trạng đông cứng bê tông trong bồn

Trộn bê tông

(4-5 phút)

Xả bê tông

b Quá trình nạp xi măng:

Lưu ý:

- Tăng vòng quay bồn trộn lên tốc độ tối đa

- Khi nâng hạ gàu xúc, tốc độ vòng quay động cơ ít nhất là 2000 rpm

Hạ gầu xúc xuống cách mặt đất khoảng 30cm

Mở cửa gàu xúc

để lấy thêm xi măng

Đóng cửa gàu xúc khi đủ xi măng

Nâng gàu xúc

để nạp xi măng vào bồn trộn

c Quá trình nạp cát và đá:

Hạ gầu xúc xuống

Mở cửa gàu xúc

Cho xe chạy tốc

độ thấp

Tiến vào để xúc vật liệu

Đóng mở gàu hoặc rung lắc

để vật liệu vào dễ hơn

Lặp lại các động tác đến khi đủ vật

liệu

d Nạp nước lần cuối

- Giữ bồn quay thêm 2 phút trước khi hoàn tất việc nạp liệu

- Sau đó thêm số lượng nước còn lại

e Xả bê tông:

- Giữ bồn trộn quay theo hướng trộn (cùng chiều kim đông hồ) Đưa xe đến gần khu vực đổ bê tông sau đó dừng xe

- Nới lỏng chốt A để mở máng xả B Lắp thêm máng xả nối dài nếu cần

- Di chuyển máng xả B tới đúng vị trí cần xả, vận hành cần điều khiển E để điều chỉnh độ cao thấp của máng xả việc điều chỉnh này nhờ vào xi lanh C Cuối cùng khi xả xong hết bê tông, tháo máng xả nối dài và khóa chốt máng

xả bằng chốt A

- Giữ tố độ động cơ ở mức trung bình

- Đổi chiều quay bồn trộn để xả bê tông ra bằng cách chọn các bộ chọn trong cabin

- Điều chỉnh tốc độ quay

của bồn trộn để đạt được

tốc độ xả tối ưu

- Luôn quan sát việc xả

bê tông để đảm bảo đúng

như yêu cầu và an toàn

- Sau khi xả xong bê

tông chuyển chế độ quay

bồn theo chiều kim đồng

hồ và tiếp tục qua trình nạp

liệu mới

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ NĂNG SUẤT LÀM

VIỆC CỦA MÁY

1 Các kích thước chung của máy

Trong đó:

- Chiều dài tối thiểu khi vận chuyển 5,630 mm

- Chiều dài tối đa với bộ gàu trên mặt đất 7,020 mm

- Chiều rộng tối đa 2,430 mm

- Chiều cao tối thiểu với bộ gầu trên mặt đất 3,040 mm

- Chiều cao tối đa khi vận chuyển 3,805 mm

- Chiều cao máng xả khi không nâng tối đa 1, 935 mm

- Chiều cao máng xả tối đa 1, 685 mm

- Chiều cao máng xả tối thiểu 1, 570 mm

- Góc đụng phía sau 31°

- Khoảng sáng gầm 385 mm

- Bán kính quay trong tối thiểu 2,335 mm

- Bán kính quay ngoài tối thiểu 5,120 mm

2 Các thông số của máy FiORI BD X50:

a thông số về động cơ

b hệ thống truyền động:

Hai cầu 4X4 Hệ thống truyền động thủy tĩnh và truyền động với bơm hành

trình biến đổi cùng với hệ điều khiển thủy lực điện tử Công tắc chuyển số đặt

trên tay lái, thuận tiện cho việc điều khiển xe Hệ thống hộp số cơ học với bốn số

phù hợp với địa hình và hành trình khác nhau

Trục trước và bánh lái sử dụng bánh răng giảmtốc phẳng trong ổ trục và hộp

số mặt bích Trục sau rung (± 6°) sử dụng bánh răng giảm tốc phẳng trong ổ trục

bánh xe

Phanh dịch vụ và phanh khẩn cấp là phanh đĩa đặt trong bể dầu kín lắp trên

cả 4 bánh, được điều khiển bởi hệ mạch độc lập Hệ phanh đỗ sử dụng phanh đĩa

trong bể dầu kín lắp ở bánh trước Phanh được điều khiển thủy lực

Bơm có thể được điều khiển trên bảng điều khiển ở trong cabin

Lựa chọn hút nước từ thùng chứa trên xe hay từ bên ngoài dưới mặt đất

e Trộn và xả bê tông

Bồn trộn xoắn kép và đáy lồi

Thể tích bồn: 8,000 lít

Tốc độ quay: 19 vòng/phút

Bê tông S1 sản xuất được: 5.0 m3

Bồn trộn được trang bị cảm biến áp suất cung cung cấp thông số hiển thị trên màn hình điều khiển nhằm tăng khả năng kiểm soát chất lượng máng xả bê tông được nâng hạ bằng thủy lực và có khả năng xoay 1800 Hai máng xả nối dài được cấp cho khách hàng để có thể đáp ứng được nhu cầu làm việc

f Hệ thống thủy lực

Bơm pittông hướng trục đĩa nghiêng

Lưu lượng tối đa: 45 lít/phút

Áp suất tối đa: 230 bar

Cần điều khiển đa chức năng đặt trong cabin Hệ thống làm mát sử dụng bộ trao

đổi nhiệt bằng nhôm làm tăng khả năng làm việc

Hệ thống nén khép kín với lọc dầu dễ dàng thay thế từ bên ngoài

g hệ thống nạp liệu

Hệ thống cần xúc vật liệu được trang bị cơ chế cân bằng động lượng, tự cân

vật liệu, kèm theo cửa xả vật liệu điều khiển thủy lực có chức năng xả bớt vật

3 Tính ổn định máy trộn bê tông tự nạp liệu

Độ ổn định của máy trộn bê tông tự nạp liệu khi làm việc được kiểm tra tại 2

vị trí:

Nguyên tắc chung để tính ổn định máy là: xác định mômen chống lật (hay mômen giữ ổn định cho máy M0) và mômen lật máy Ml do các lực tác dụng lên máy gây ra Tỷ số này được gọi là hệ số ổn định kođ, phải luôn luôn thỏa mãn điều kiện:

d o 1, 4

o L

M k M

Vị trí 1:

Gầu xúc được nâng lên tích vật liệu và gặp chướng ngại vật

Khi này gầu xúc đã tích đầy vật liệu, máy có xu thế lật quanh điểm O2

(theo hình 3.2) Muốn nâng được cụm gầu xúc thì lực nâng Xn phải thắng được lực cản do áp lực của khối vật liệu tác dụng vào gầu xúc Khi này điểm đặt của lực P1 được nâng lên, phương của lực P1 xem như gần trùng với đường tâm của cần, tạo ra phản lực Xc tạo tại khớp giữa cụm gầu xúc với máy cơ sở tạo ra

mômen giữ ổn định cho máy quanh điểm lật O2

Lúc này ở phía gầu xúc được tích đầy vật liệu, đây là vị trí mà cơ cấu nâng làm việc nặng nề nhất Những lực tác dụng lên cụm gầu xúc bao gồm:

- Trọng lượng gầu xúc Gc

- Trọng lượng của vật liệu trong gầu xúc Gvl

- Lực ma sát giữa khối đất và vật liệu fms

- Phản lực của vật liệu tác dụng tại mép gầu P1 và P2;

- Phản lực theo phương ngang tại khớp cụm gầu với cần máy do P1: Xc=P1;

o Trọng lượng của vật liệu trong gầu được tính theo công thức:

𝜀= 0,9 hệ số điền đầy của gầu

- Tỷ trọng của vật liệu = 1800(kG/m3) (đối với vật liệu là đá dăm)

= 1600(kG/m3) (đối với vật liệu là cát)

= 1400(kG/m3) (đối với vật liệu là xi măng)

Lực cản cắm gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu, phụ thuộc vào chiều rộng của gầu và chiều sâu đưa lưỡi gầu vào đống vật liệu Theo công thức 1.6 TL1:

01 . max

P  k B h

Ở đây:

- k1= 1,7 (kG/cm2) hệ số lực cản đào và tích đất hay còn gọi là hệ số lực cản cắt thuần túy; chọn theo bảng (1.3 TL1);

- hmax chiều dày lớn nhất phoi cắt, được xác định theo công thức:

0

, ( )

q- dung tích hình học của gầu q= 0,48 m3

H0- chiều sâu của gầu, được xác định công thức cho bảng (5-2)

3 3

 = 0,15 – 0,45 lấy  = 0.15

P2= 0,15.979,2 = 146,88 (kG) Lực cản pháp tuyến và lực cản tiếp tuyến có kể đến tải trọng động là:

- P’o1= kd P01=1,5.979= 1468 kG

- P’o2= kd P02=1,5.146= 220 kG

*Lực ma sát của gầu xúc tác dụng theo hướng P02 được tính theo công thức:

- là hệ số ma sát giữa vật liệu với thép f2=0,5 Vậy:

f

 Lần lượt là cánh tay đòn của các lực tương ứng

r’ khoảng cách từ chốt xi lanh đẩy cần tới C r’= 410mm

r0 chiều cao từ mép gầu đến C ở vị trí gầu chạm đất r0 = 1195 mm

r1 khoảng cách từ mép gầu tới C r1 =2198 mm

r2 khoảng cách từ trọng tâm gầu đến C r2 = 2000 mm

r3 khoảng cách từ trọng tâm cần đến C r3 = 653 mm

5788.1195 868, 5.2198 434, 25.1195 1101, 6.2000 602.635

12084 410

4 Năng suất của xe trộn bê tông tự nạp liệu

 Năng suất Q của máy trộn hoạt động theo chu kì (tự do) được tính như sau:

Q = Vsx.m.ktg (m3/h) Trong đó:

Vsx – dung tích sản xuất của thùng trộn, hay khả năng chứa các phối liệu của thùng trộn, (m3); Vsx= 5 m3

m- số mẻ vữa trộn được trong một giờ:

1 2 3

4 900

 Năng suất lý thuyết của gầu xúc trong máy trộn bê tông:

27, 290

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỒN TRỘN BÊ TÔNG

1 Chức năng nhiệm vụ của bồn trộn bê tông xi măng:

Bồn trộn bê tông là một thiết bị rất quan trọng trong việc sản xuất bê tông

Nó đảm nhiệm chức năng trộn hỗn hợp cốt liệu thành bê tông hoặc đồng thời lưu trữ và vận chuyển hỗn hợp bê tông đến công trình sản xuất nếu nó được đặt trên

xe cơ sở chuyên dùng

Tùy theo chức năng, xe chuyên dùng để vận chuyển bê tông được phân thành hai nhóm chính là xe otô chuyên dùng để vận chuyển bê tông và otô trộn và vận chuyển Sự khác nhau cơ bản giữa thiết bị thuộc nhóm một và thiết bị thuộc nhóm hai là kết cấu thùng chứa bê tông đặt trên xe và chuyển động của thùng trong quá trình vận chuyển Ở otô vận chuyển thùng chứa bê tông được gắn cố định vào khung xe, do đó khi vận chuyển khả năng xảy ra hiện tượng phân tầng của bê tông là rất cao chính vì thế mà nó chỉ sử dụng ở khoảng cách nhỏ Trái lại

ở xe trộn, thùng chứa bê tông có dạng thùng trộn của một máy trộn tự do hình quả trám và dung tính hình học từ 5 đến 14 m3 đồng thời được dẫn động để quay quanh trục của nó khi vận chuyển, do đó khả năng phân tầng chậm hơn nhiều so với xe chuyên dùng, theo đó quãng đường vận chuyển và thời gian vận chuyển lớn hơn nhiều

Về thực chất có thể xem xe trộn như là một máy trộn tự do lắp thêm xe

chuyên dùng, chính vì vậy xe trộn không những để vận chuyển bê tông thương phẩm mà còn dùng để trộn hỗn hợp tạo ra bê tông thương phẩm Do những đặc điểm trên xe trộn được sử dụng như một giải pháp tối ưu trên công trình xây dựng

2 Nguyên lý và cấu tạo của hệ thống thùng trộn trên xe trộn bê tông tự nạp liệu:

Hình 4.1 trình bày sơ đồ cấu tạo của xe trộn bê tông tự nạp liệu dẫn động thùng quay bằng thủy lực Thùng trộn được gắn trên máy cơ sở Fiori, thùng trộn được đặt nghiêng một góc nhất định so với phương ngang và có thê quay nhờ vành tựa 3 Bơm thủy lực được dẫn động từ xe cơ sở truyền chuyển động cho động cơ thủy lực 6, hộp giảm tốc hành tinh 5 nhờ đó bồn có thể quay trong quá trình trộn và vận chuyển và xả bê tông việc nạp liệu nhờ cụm gàu xúc và vòi nước trực tiếp vào miệng bồn Việc xả bê tông được thực hiện nhờ phễu xả 2 và máng xả 1

Để đảm bảo việc trộn hỗn hợp và xả bê tông thì thùng trộn được gắn các cánh trộn theo đường xoắn 4 sao cho khi quay ứng với quá trình trộn (theo chiều kim đồng hồ) hỗn hợp bê tông đi xuống dưới để thực hiện trộn va ngược lại khi đảo chiều quay của thùng trộn, bê tông chuyển động dọc theo cánh trộn ra phía cửa xả liệu Số vòng quay tùy thuộc và mục đích sử dụng của xe trộn Trong trường hợp vận chuyển cự ly ngắn để tránh phân tầng và đông kết thùng trộn

được quay với tốc độ nhỏ (n=3-4 v/p) Khi vận chuyển cự ly xa thì số vòng quay của thùng lớn hơn Tùy theo trạng thái làm việc mà lượng hỗn hợp trong thùng khác nhau

Như vậy thùng trộn của xe trộn bê tông tự nạp liệu có quá trình làm việc như một thùng trộn của một máy trộn tự do và do đó việc xác định các thông số cơ

bản của nó về nguyên tắc giống như việc xác định thông số của máy trộn tự do

3 Xác định dung tích và kích thước bồn trộn bê tông xi măng:

a Xác định dung tích bồn trộn

Việc nhào trộn các phối liệu được thực hiện trong thùng trộn tự do Do đó cánh trộn được lắp cố định với thành trong của thùng trộn nên khi thùng trộn quay, hỗn hợp được nâng lên nhờ các cánh trộn và nhờ lực ma sát tới độ cao cần thiết rồi đổ hỗn hợp xuống Đồng nhất hỗn hợp được đảm bảo sau (30-40) chu trình nâng đổ

Để hỗn hợp được nhào trộn tự do trong thùng trộn, dung tích hình học của thùng trộn phải lớn hơn khoảng 2,5÷3 lần dung tích hỗn hợp tốc độ quay của thùng trộn không lớn, bởi nếu quá lớn thì lực quán tính ly tâm của hỗn hợp sẽ cản trở quá trình nhào trộn tự do

Theo phương pháp đổ bê tông, máy trộn bê tông tự nạp liệu sử dụng thùng nghiêng để đổ trộn bê tông và có máng để đổ bê tông Theo hình dáng của thùng trộn tự do sử dụng kiểu thiết kế thùng trộn có hình dạng quả trám tương tự như

xe bồn chuyên chở bê tông

Dựa theo năng suất thiết kế 5 m3/mẻ ta có được thể tích bồn trộn như sau:

quay quanh trục của nó nhờ vành tựa Bơm thủy lực được dẫn động từ động cơ của xe cơ sở truyền chuyển động cho động cơ thủy lực, hộp giám tốc hành tinh, nhờ đó thùng trộn có thê quay trong quá trình vận chuyển và trộn bê tông Việc nạp liệu và xả bê tông được thực hiện nhờ cụm gàu xúc và máng xả

Để đảm bảo việc trộn hỗn hợp và xả liệu thì trong thùng trộn được gắn các cánh trộn theo đuờng xoắn sao cho khi quay ứng với quá trình trộn (theo chiều kim đồng hồ) hỗn hợp bê tông đi xuống phía dưới đề thực hiện trộn và nguợc lai khi đảo chiều quay của thùng, bê tông sẽ chuyển động dọc theo cánh trộn ra phía cửa xả liệu Số vòng quay của thùng trộn được xác định tùy thuộc vào mục đích

sử dụng của xe trộn Trong trường hợp vận chuyền bê tông thương phẩm ở cự ly ngắn để tránh phân tầng và đông kết thùng trộn được quay với vân tốc nhỏ

(n=3÷4 v/p) Khi vận chuyên ở cự ly xa số vòng quay của thùng có giá trị lớn hơn Trong trường hợp vận chuyên hỗn hợp khô và đồng thời thực hiện quá trình trộn để tạo bê tông thành phẩm thi số vòng quay của thùng nằm trong khoảng từ (10÷12) v/p Chú ý rằng tùy theo trạng thái làm việc mà lượng hỗn hợp trong thùng khác nhau Thí dụ khi vận chuyển bê tông thưong phẩm lượng bê tông tối

đa cho phép chứa trong thùng vào khoảng 80% dung tích thùng, còn khi đồng thời vừa trộn và vận chuyền thì lượng liệu nạp chỉ được chiếm khoảng (60 ÷ 70)

% dung tích của thùng

Bán kính của bồn trộn với độ chính xác cần thiết có thể lấy bằng bán kính phần hình trụ của bồn trộn, bởi lẽ phần lớn hỗn hợp tập trung ở đoạn này trong quá trình trộn

Chọn sơ bộ kết cấu của bồn trộn có dạng:

Kết cấu bồn trộn được chia làm ba phần, gồm có hai phần hình nón ở hai bên, còn phần hình trụ ở giữa:

- Đối với phần hình nón cụt ở phần cấp liệu thì góc nghiêng được chọn sao cho phải lớn hơn góc dốc tự nhiên của vật liệu, thì trong quá trình cấp liệu vật liệu mới chảy vào khoang trộn nhanh để đảm bảo năng suất trộn

- Đối với phần hình nón ở phía dỡ liệu, thì góc nghiêng của nó phải nhỏ hơn góc dốc tự nhiên của hỗn hợp bê tông thì quá trình dỡ liệu mới đảm bảo được năng suất

4 Xác định các lực tác dụng lên thùng trộn

a Xác định tọa độ trọng tâm thùng trộn

- ý nghĩa việc xác định tọa độ trọng tâm của thùng trộn

xác định tọa độ trọng tâm làm cơ sỏ để tính mô quay, kiểm tra công suất dẫn động thùng trộn, tính các lực phân bố lên các ổ tựa để kiểm tra bền các chi tiết giá đỡ thùng

-phương pháp tính

ở đây ta có thể dựa vào nhiều phương pháp khác nhau để tính

Việc xác định tọa độ trọng tâm của thùng trộn được tiến hành theo các bước:

- xác định trọng tâm của bản thân thùng trộn

- xác định tọa độ trọng tâm của khối bê tông chứa trong thùng trộn

- xác định tọa độ trọng tâm chung của thùng trộn

Từ các kích thước có được ở trên ta có thể xây dựng được mô hình 3D như trên hình vẽ Từ công cụ của solidwork ta có thể dễ dàng tìm được tọa độ trong tâm của thùng trộn chứa bê tông:

Trong hệ tọa độ không gian OXYZ, chọn O là tâm của măt phăng đáy thùng Gọi

G là trọng tâm của khối thùng trộn khi chứa bê tông, khi đó trọng tâm G sẽ có tọa

độ là: XG=1365 mm, YG=0 mm, ZG=365 mm

Từ đó ta xác định được vị trí của trọng tâm thùng trộn khi có bê tông G nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc thùng, có khoảng cách tới tâm của đỉnh thùng là 1365

mm và có khoảng cách tới trục quay của thùng là 250 mm

c 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 lên thùng gồm có: cản do ma sát bao gồm ma sát tại các ổ lăn đỡ thùng, ma sát giữa bê tông 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 như sau:

M : mô men cản quán tính của thùng

bt

M : mô men cản giữa bê tông và thùng trộn

d 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 thông qua 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 lăn đặt trên giá đỡ Mô men cản lăn xác định theo:

e Mô men quán tính của thùng

Mô men cản quán tính của thùng:

f Mô men cản giữa bê tông với thùng trộn

 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 chuyển động trong lòng chất lỏng Mô men cản sinh ra chủ yếu do ma sát giữa cánh và bê tông Áp lực của chất lỏng bê tông tác dụng sính ra áp lực lên cánh và thành trong của thùng 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 phàn 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 giản cho 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 để tính toán như hình dưới:

Hình 4.3a: Các phần bê tông

Xét một phần tử bê tông rất nhỏ i:

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 đúng như sau: