Thiết kế xe trộn bê tông (word + bản vẽ)

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

MỤC LỤC
LỜI
NÓI
ĐẦU……………………………………...
………………..Error: Reference source not found
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1-Giới thiệu chung ………………………………………………………………….
…..4
2-Tổng
quan
về
thùng
trộn
bê
tông………………………………………………….....4
2.1- Mô tả chung cụm thùng trộn………………………………………………………...4

2.2-Tính kiểm tra thể
trộn………………….4

tích

và

khối

lượng

thực

tế

của

thùng

2.2.1-Tính thể tích thùng trộn ………………………………………………………..…4
2.2.2-Tính khối lượng bản thân của thùng trộn ……………………………..………..5
2.3-Xác định tọa độ trọng tâm thùng trộn …………………………………………......6
2.4-Xác định mô men quay thùng ……………………………………….……………...7
2.4.1-Mô men cản lăn tại các ổ đỡ…………………………………………….…..…….8
2.4.2-Mô men quán tính của thùng……………………………………………………..9
2.4.3-Mô men cản giữa bê tông với thùng trộn……………………………………….10
2.5-Nguyên tắc hoạt động và cách vận hành của thùng trộn…….……………......16

2.5.1-Nguyên tắc hoạt động ………………………………………….
…………....17
2.5.2-cách vận hành của thùng
trộn…………………………………………….....17
3-Gía đỡ thùng trộn…………………………………………………………….
……....18
3.1--Lắp đặt và bố trí vị trí công tắc điều khiển cụm thùng trộn lên giá đỡ

PHẦN 2: XE CƠ SỞ
1-Lựa chọn xe cơ
sở………………………………………………………………….....19
2-Giới thiệu chung về xe cơ sở HD270……………………………………………...…

19

PHẦN 3:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
1-Chọn mô tơ thủy lực…………………………………………………………………...
…..21
-1Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

2-Chọn bơm thủy lực…………………………………………………………………….….22
3-Hộp trích công suất…………………………………………………………………..….…
28
3.1- Các số liệu cho việc tính toán thiết kế………………………………………...…….…
28
3.2-Tính toán các kích thước cơ bản của bộ truyền…………….…………...………….…
29
3.2.1-Xác định kích thước hình học của bộ
truyền……………………………………...29
3.2.2-Kiểm bền bộ
truyền………………………………………………………………....30

4- Hộp giảm tốc
………………………………………………………………………...32
4.1-Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm
tốc…………………………………………...33
4.2-Tính toán bộ truyền cấp chậm…………………………………………………..
…....34

4.3-Tính toán bộ truyền cấp nhanh…………………………………………………..
…..37

PHẦN 4: TÍNH TOÁN NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ
1- Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ…………………………………..

……….43
2-Đồ thị nhân tố động lực học…………………………………...
………………………......46
3-Đồ thị cân bằng công suất……………………………………………...
……………….....49
4-Đồ thị cân bằng lực kéo…………………………………………………...………….
…....50
5-Đồ thị gia tốc ………………………………………………………………...…….
…….....51
6-Đồ thị thời gian tăng tốc …………………………………………………………….
…….53
7-Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc ………………………………………...
………...54

8-

Kiểm
tra
tính
ổn
định
…………………………………………………….56
-2Trịnh Văn An_ôtôA_K49

của

ô

tô


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

8.1 Trường hợp khi xe không tải………………………………………………...…...…56
8.2-Trường hợp khi xe đầy tải …………………………………………………………..59
8.3 Bán kính quay vòng của ô tô ………………………………………………………..60

PHẦN 5: TÍNH KIỂM TRA BỀN KẾT CẤU THÙNG TRỘN VÀ
CÁC THIẾT BỊ LẮP ĐẶT LÊN XE
1-Tính kiểm tra bền kết cấu thùng trộn ………………………………………….
…..61
1.1-Cơ sở tính toán
………………………………………………………………………....61
1.2-Tính ứng suất trong trường hợp thùng trộn đặt thẳng
đứng………………………..63
1.3- Tính ứng suất trong trường hợp thùng trộn đặt nằm ngang …………………....
….65
2-Tính bền kết cấu cánh gạt ……………………………………………………………..
….67
2.1- Xây dựng mô hình tính kiểm tra bền cánh gạt
……………………………………...68
3-Tính toán các giá đỡ bồn trộn

…………………………………………………………...72
3.1-Tính lực tác dụng lên giá đỡ ……………………………………………………...
…..73
4-Kiểm tra bền mối ghép bu lông giữa bồn trộn và khung ôtô …………………...…...76

KẾT LUẬN

…………………………………………………...…… .

78

Tài liệu tham khảo …………………………………..
……………………..79

-3Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

-4Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

-5Trịnh Văn An_ôtôA_K49

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Lời nói đầu
Nước ta đang trên đà phát triển với tốc độ nhanh về kinh tế. Ngành nông nghiệp
đang được chuyển đổi thành các ngành công nghiệp mới, có quy mô hiện đại phát
triển hơn nhiều. Các ngành công nghiệp theo xu thế chung hợp tác với các công
ty nước ngoài để nhận được chuyển giao công nghệ, đồng thời các công ty cũng
tiến hành nội địa hóa từng khâu sản suất để giảm giá thành sản phẩm. Vì ngành
chế tạo máy của nước ta còn chưa phát triển nên mức độ nội địa hóa bị hạn chế.
Vì vậy để đáp ứng nhu cầu trong nước bên cạnh hình thức lắp ráp trong các công
ty liên doanh, các công ty mua linh kiện, bộ phận máy rời, sau đó tiến hành lắp
ráp theo nhu cầu của mình. 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 xe
chuyên 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 nhập khẩu nguyên chiếc với giá thành rất cao.
Trong xây dựng, vật liệu lớn nhất là bê tông. Có nhiều công trường xây dựng ở các
địa 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 tông chuyên dụng. Vì công trường xây dựng thường cách xa trạm trộn nên
bên cạnh cho thêm phụ gia vào bê tông thì trong quá trình vận chuyển thùng chứa
quay để chống bê tông đông cứng.
Từ đó cho thấy, xe trộn bê tông hiện nay đóng một vai trò hết sức quan trọng trong
ngành xây dựng nói riêng và thực hiện mục tiêu hiện đại hóa để thúc đẩy nền kinh
tế nói chung.
-6Trịnh Văn An_ôtôA_K49

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Xuất phát từ thực tiễn, hiện nay ở trong nước ta có một số công ty đã sản xuất thành
công thùng trộn bê tông loại 7 m 3. Chính vì những lí do trên và được sự cho phép
của thầy hướng dẫn đồ án tốt nghiệp. Em xin chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của
mình là Thiết kế xe trộn bê tông.
Vì là đề tài mới nên trong quá trình làm em đã gặp nhiều khó khăn như tài liệu tham
khảo, thành lập các công thức tính toán, lựa chọn các thông số… Song với sự cố
gắng của bản thân và được sự giúp đỡ rất nhiều của các thầy trong bộ môn Ô tô
và xe chuyên dụng, trường đại học Bách Khoa Hà Nội, và các bạn lớp Ô tô K49,
đến nay em đã hoàn thành được đồ án theo đúng tiến độ, yêu cầu khối lượng nội
dung. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.Lưu Văn
Tuấn đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo, định hướng, giải đáp những vướng mắc của
em khi thực hiện đồ án này.

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1-Giới thiệu chung
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn ở các công trìng xây dựng thường cần một khối
lượng bê tông rất lớn, mà các công trình này lại đặt ở các địa điểm khác nhau. Do các
trạm trộn bê tông thường đặt ở một nơi cố định có một khoảng cách xa (từ chục tới
vài chục km) tới nơi cần xây dựng. Hơn nữa, để lắp đặt được một trạm trộn bê tông
tươi đòi hỏi rất nhiều công đoạn phức tạp và một khối lượng vật tư thiết bị là rất lớn
do đó dẫn đến chi phí lắp đặt thường rất cao.
Chính vì vậy, để tối ưu hóa điều này là làm sao chế tạo ra thiết bị để vận chuyển bê
tông từ trạm trộn tới công trường xây dựng mà sao cho vẫn đạt được yêu cầu kĩ thuật
là: phù hợp với năng suất của trạm trộn và không để bê tông tươi đông cứng.

Từ các yếu tố nói trên và để phù hợp với đường xá Viêt Nam. Em xin chọn loại
thùng trộn bê tông có thể tích 7m3 .

2-Tổng quan về thùng trộn bê tông
2.1- Mô tả chung cụm thùng trộn
Thùng có thể quay quanh trục nhờ động cơ thủy lực để có thể trộn bê tông hoặc
chống sự đông cứng của bê tông khi vận chuyển vì vậy vỏ thùng chế tạo bằng thép
-7Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

16Mn có độ dày δ = 5mm , bên trong bồn có các cánh trộn. Vật liệu chế tạo bồn trộn
và cánh trộn có khả năng chịu mài mòn, chịu va đập và chống ăn mòn cao.
Thùng có thể tích toàn bộ la 11,5 m3, thể tích hữu ích để chứa bê tông tươi khoảng 7
m3.Khối lượng riêng của bê tông ξbt=1800 kg

2.2-Tính kiểm tra thể tích và khối lượng thực tế của thùng trộn
2.2.1-Tính thể tích thùng trộn
Thùng trộn được coi là tổng của 3 thể tích thành phần có các kích thước như trên
hình

Sơ đồ tính dung tích thùng trộn
Ta có : V= VΙ + VΙΙ + VΙΙΙ
Phần thể tích VΙ có dạng nón cụt, theo các kích thước tính được VΙ =4,17m3
Phần thể tích VΙΙ có dạng hình trụ tròn, tính được VΙΙ = 4,7 m3
Phần thể tích VΙΙΙ có dạng hình nón cụt, theo các kích thước tính được
V ΙΙΙ =2,64 m3

Từ đó ta tính được thể tích thùng trộn là: V=2,15+4,7+4,17=11,5m 3
2.2.2-Tính khối lượng bản thân của thùng trộn
Khối lượng bản thân của thùng trộn (kí hiệu Mo) được tính theo công thức
Mo= Σ(Si .γi)
Trong đó :

-8Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Si – các diện tích thành phần bao gồm diện tích xung quanh ,diện tích đáy của
thùng trộn, diện tích các tấm cánh đặt trong thùng
γi – khối lượng riêng tính theo m2 của tấm thép (kg/m2)
Diện tích xung quanh thùng trộn là tổng diện tích xung quanh của các thể tích Ι,ΙΙ,ΙΙΙ
(kí hiệu trên hình 1) có kí hiệu tương ứng S1,S2,S3
Theo các kích thước hình 1 ta tính được :
S1 = 10,043 m2 ;

S2 = 8,588 m2;

S3 = 5,036 m2

Phần vỏ của thùng trộn làm bằng vật liệu thép tấm 16Mn dày 5mm .Tra bảng sổ tay
vật liệu ta được γ5mm = 39,25 kg/m2
Diện tích đáy thùng trộn (đáy là tấm thép hình vành khăn ). Sd= 1,7m2
Tấm thép có đáy bằng vật liệu thép tấm 16Mn, chiều dày 10mm .Tra bảng sổ tay vật
liệu có : γ10mm=78,5 kg/m2

Tổng diện tích các tấm cánh bên trong thùng trộn là (5,5x2)m 2 .Tấm cánh bằng vật
liệu thép tấm 16Mn có chiều dày 6mm. Tra bảng vật liệu ta được :γ6mm = 47,1 kg/m2
Thay các giá trị diện tích và khối lượng riêng của mỗi phần vào công thức tính khối
lượng của bản thân thùng trộn :
Mo= (S1+S2+S3) γ5mm+Sd.γ10mm + Sc . γ6mm
= (10,043 + 8,588 + 5,036).39,25 +1,7.78,5 + 11.47,1 = 1580 kg
( khối lượng này chưa tính đến khối lượng của các đai, mặt bích ổ đỡ của thùng )
*Khối lượng thùng ở trạng thái công tác (chứa bê tông)
Khối lượng thùng trộn khi chứa bê tông tính theo công thức
M = MO + Mbêtông
Khối lượng bê tông tính theo công thức :
Mbê tông = Vbê tông x γbê tông
Vbê tông - thể tích khối bê tông theo thiết kế là 7 m3
Khối lượng riêng của bê tông là: γbê tông = 1800 kg/m3
Thay số ta có kết quả tính : Mbê tông = 7 x 1800 = 12600 kg
Khối lượng toàn bộ thùng trộn
-9Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

M = MO + Mbê tông = 1580 + 12600 =14180 kg
2.3-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

thùng trộn bê tông
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
-10Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

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
2. 4-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 qt = M cl + M th + M bt
Trong đó:
M cl : mô men cản lăn tại các ổ đỡ
M th : mô men cản quán tính của thùng
M bt : mô men cản giữa bê tông và thùng trộn
2.4.1-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:
M cl = M1 + M 2 = k1F1 + k 2 F2
Trong đó:
M1 , M 2 : mô men cản lăn tại ổ thứ nhất và thứ hai
k1 , k 2 : hệ số ma sát lăn tại các ổ, k1 = k 2 = 5.10−5 m
F1 , F2 : lực hướng kính tác dụng lên ổ

-11Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Sơ đồ tính lực hướng kính tác dụng lên các ổ đỡ
Hệ phương trình xác định các lực F1 , F2 :
1865F1 − 1650F2 = 0

o
F1 + F2 − G tbt cos15 = 0
G tbt : trọng lượng của thùng trộn có bê tông, theo bảng 4 ta có G tbt = 141800 N
1865F1 − 1650F2 = 0
F ≈ 65200 N
⇒ 1

o
F1 + F2 − 141800cos15 = 0 F2 ≈ 73700 N
Thay các giá trị vào công thức ta có:
M cl = 5.10−5.65200 + 5.10−5.73700 ≈ 7 Nm
2.4.2-Mô men quán tính của thùng
Mô men cản quán tính của thùng:
M th = Jε
Trong đó:
J : mô men quán tính của thùng đối với trục quay, theo bảng 2: J = 1307 kgm 2
ε : gia tốc góc
Khi bắt đầu quay thùng, vận tốc của thùng là:

-12Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

n min = 0 ω
(

min

=0

)

Thùng được quay tới vận tốc lớn nhất bằng:
n max = 17 vg / ph ω
(

max

≈1,78 rad / s

)

Gia tốc quay thùng từ vận tốc n min tới vận tốc n max trong thời gian t = 1,5 s
là:

ε=

ωmax − ω min 1,78 − 0
=
≈ 1,19 rad / s 2

t
1,5

Thay các giá trị số vào công thức ta có mô men:
M th = 1307.1,19 ≈ 1555 Nm
2.4.3-Mô men cản giữa bê tông với thùng trộn
Để xác định mô men cản của bê tông đối với thùng, trước tiên ta cần tìm hiểu
về nguyên lí trộn bê tông trong thùng.
• Nguyên lí 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 sau
thùng vào miệng nạp và khi xả bê tông thì thùng quay theo chiều ngược lại. Tốc độ
quay của thùng khi nạp, xả vào khoảng 14 ÷ 17 vg / ph . Các cánh của thùng trộn theo
dạng xoắn ốc, mối liên hệ chuyển động giữa bê tông và thùng giống như bu lông và
đai 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
tông xuống phễu nạp của cụm thùng trộn, bê tông được hướng vào miệng thùng. Do
tác dụng của trọng lực khi bê tông được nạp từ phía trên miệng và do góc nghiêng của
thùng, bê tông có xu hướng chảy về phía đáy thùng. Bê tông ở dạng lỏng sệt chảy
trong 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 của
thùng do thùng quay trong khi đứng yên. Và cũng với nguyên lí tương tự khi thùng
quay theo chiều ngược lại tức quay ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn thùng từ phía
sau, thùng quay và đứng yên, còn bê tông được các dải cánh đẩy ra ngoài.
-13Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Khi nạp hoặc xả bể tông thì xe đứng yên, khi xe vận chuyển bê tông tới công
trường xây dựng thì trong khi xe chuyển động thùng quay để chống bê tông bị đông
cứng. Chiều quay của thùng giống như khi nạp bê tông nhưng tốc độ quay của thùng
thấp hơn, tốc độ lúc này vào khoảng 2 ÷ 6 vg / ph . Bê tông theo cánh thùng dồn về
phía đáy thùng, vì vậy để tránh bê tông bị dồn nén vào khe giữa cánh và đáy thùng thì
trong kết cấu của thùng có bố trí tấm chắn chặn bê tông lại và đẩy bê tông hướng lên
trên theo chiều thùng quay. Các dải cánh trong thùng ngoài tác dụng hướng bê tông
nạp vào thùng hay xả ra khỏi thùng còn có tác dụng lớn nữa là chống bê tông đông
cứng. Các cánh như lưỡi cắt sọc vào khối bê tông, cắt tứng lớp ra để các phần tử bê
tông không liên kết với nhau. Cả khối bê tông nằm trong thùng gần như ổn định cho
nên các cánh quay theo thùng sẽ cắt vào toàn bộ phần bê tông mà cánh đi qua. Phần
bê tông 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
chuyển động tương đối theo thùng lên phía trên mặt thoáng bê tông. Như vậy toàn bộ
khối bê tông nằm trong thùng sẽ được xáo trộn tránh được sự đông kết, nhưng mức độ
được trộn của phần bê tông gần trục quay sẽ kém hơn so với những phần nằm xa hơn.
Để mức 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 lớn hơn.
•

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:
-14Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

M th = M tt + M ct
Trong đó:
M tt : mô men cản ma sát của bê tông với thành trong thùng
M ct : mô men cản ma sát của bê tông với các cánh của thùng
a-Xác định mô men cản M tt
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:

Phần tử i
Mô men ma sát do phần tử i gây ra:
M msi = R i Fmsi = R i fN i = R i fpiSi = fpi R iSi
Trong đó:

-15Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

R i : khoảng cách từ phần tử i tới trục quay của thùng
Fmsi : lực ma sát
f : hệ số ma sát, f = 9,5.10−3 N / m
N i : áp lực tác dụng lên diện tích tiếp xúc
pi : áp suất tác dụng lên diện tích tiếp xúc
pi = pγh
0 +

i

p 0 : áp suất không khí, p 0 = 1,01.105 bar
γ : trọng lượng riêng của bê tông, γ = 18000 N / m3
h i : khoảng cách từ phần tử i tới mặt thoáng của bê tông
Si : diện tích tiếp xúc với thùng của phần tử i
Các giá trị của h i , R i , Si 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:
3

M tt = f ∑ p m R mSm
m =1

Với:
p m , R m , Sm , m = 1 ÷ 3 là các giá trị áp suất, bán kính trung bình và diện tích
tiếp xúc giữa bê tông và thành trong thùng của các khối bê tông 1, 2, 3.
Áp suất trung bình được tính như sau:
pm =

∑ p m = ∑ ( pγh+ m )
∑m

∑m
i

i

0

i

i

i

= pγ0 +

i

h∑m

i

∑ mi

p = γh
0 +

i

m

Với:
mi : khối lượng của phần tử i
h m : khoảng cách từ trọng tâm G m lớp bê tông tiếp xúc với thành trong thùng
Vậy:
3

M tt = f ∑ ( pγh
Rm ) S
0 +
m =1

-16Trịnh Văn An_ôtôA_K49

m m


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Bán kính trung bình R m được xác định qua trọng tâm G m .
Dùng phần mềm Solidworks ta xác định vị trí trọng tâm G m , khoảng cách h m ,
các bán kính R m và các diện tích Sm .

Sơ đồ xác định hm , Rm
Kết quả xác định hm , Rm , Sm
m

hm ( m)

R m ( m)
-17-

Trịnh Văn An_ôtôA_K49

Sm ( m 2 )


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

1
2
3

0,79
0,84
0,50

0,80
1,10
0,89

5,52
5,04
4,50

Thay các giá trị số vào công thức tính, ta có:
 ( 1,01.105 + 18000.0,79 ) 0,80.5,52 


÷
−3 
5
M tt = 9,5.10 + ( 1,01.10 + 18000.0,84 ) 1,10.5,04 ÷ ≈ 15161 Nm

÷
 + ( 1,01.105 + 18000.0,50 ) 0,89.4,50 ÷


b-Xác định mô men cản M ct
Việc tính toán M ct ta cũng làm tương tự như khi tính M tt .
Các phần tử nhỏ i tác dụng lên cả hai phía của cánh, hướng theo chiều rộng của
cánh. 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 bề
rộng của các cánh.
Ta xây dựng mô hình tính:

Sơ đồ xác định hm , Rm
Kết quả xác định hm , Rm , Sm
m

hm ( m)

R m ( m)

Sm ( m 2 )

1

0,71

0,88

4,04

-18Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

2
3

Thiết kế xe trộn bê tông

0,71
0,41

1,10
0,92

3,58
5,18

Áp dụng công thức tương tự ta có mô men cản:
 ( 1,01.105 + 18000.0,71) 0,88.4,04 

÷
−3 

5
M ct = 9,5.10 + ( 1,01.10 + 18000.0,71) 1,10.3,58 ÷ ≈ 13027 Nm

÷
 + ( 1,01.105 + 18000.0, 41) 0,92.5,18 ÷


Tóm lại từ tính toán ở trên ta có kết quả:
M th = M tt + M ct = 15161 + 13027 = 28188 Nm
M qt = 7 + 1555 + 28188 = 29750 Nm
Công suất quay thùng lớn nhất:
N th = Mω
th

max

=29750.1,78 =52955 W

2.5-Nguyên tắc hoạt động và cách vận hành của thùng trộn
2.5.1-Nguyên tắc hoạt động
-Bê tông được trộn thông qua máng nạp nhiên liệu hoặc bê tông tươi được trộn
tại các tháp trộn cố định, sau đó tiến hành nạp bê tông tươi vào bồn thông qua máng
nạp. Khi nạp, vận tốc của bồn là 4-18 v/ph và quay theo chiều kim đồng hồ (nhìn từ
phía sau của xe) nhằm tránh sự đông cứng của bê tông khi ở trạng thái tĩnh.
-Để xả bê tông ra ngoài thì ta điều khiển cho bồn quay ở tốc độ 14-18 v/ph và
quay ngược chiều kim đồng hồ (hìn từ phía sau của xe). Khi đó các cánh trộn sẽ có
tác dụng đẩy bê tông ra ngoài. Máng xả có thể điều chỉnh dễ dàng cho phù hợp với
điều kiện thu bê tông.
-Ngay sau khi xả hết bêt tông phải tiến hành rửa sạch bồn, máng nạp, máng xả và
các thiết bị liên quan.

-Hệ thống cung cấp nước được trang bị ngay trên xe, bao gồm bồn nước (có dung
tích chứa 340 lít), hệ thống đường ống, các van khóa và bình khí nén. Nước được cấp
vào bình thông đường ống và van nạp. Đường ồng và van thông hơi cũng chính là
-19Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

đường báo tràn. Khi tháo nước ra ta phải mở van khí nén, áp suất trong bình sẽ đẩy
nước ra.

2.5.2-cách vận hành của thùng trộn
-Vận hành khi nạp bê tông
+ở chế độ nạp liệu :xe dừng, hộp số ở vị trí số 0, tay điều khiển thùng ở trên ca
bin đóng lại
+Bồn trộn được điều khiển nạp liệu nhanh, chậm ở cần gạt phía đuôi xe
-Vận hành khi khuấy (trộn)bê tông
+Bồn trộn được điều khiển khi xe đang hoạt động nhằm chánh sự đông cứng
của bê tông. Khi đó bồn chỉ quay với vận tốc rất nhỏ khoảng từ 2 ÷ 6 vong/phút
+Điều khiển bồn trộn khi khuấy bê tông được điều chỉnh bằng các công tắc và
cần gạt phía đuôi xe

3-Gía 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.

-20Trịnh Văn An_ôtôA_K49

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Gía đỡ thùng trộn
3.1--Lắp đặt và bố trí vị trí công tắc điều khiển cụm thùng trộn lên giá đỡ
Vị trí thùng chứa được lắp lên khung ôtô trên cơ sở tính toán phân bố trọng lượng
lên các trục của ôtô. Liên kết giữa chân bình chứa và hai dầm sắt xi bằng 4 bu lông
quang M30, 10 cụm bích chống xô (bu lông M24). Các tai liên kết với dầm sắt xi
bằng các bu long M14. Tất cả các bu lông làm bằng thép 45.
• Bố trí vị trí các công tắc điều khiển
+Bố trí trên cabin xe :Cần gạt và các công tắc điều khiển ở chế độ khuấy (trộn)bê
tông
+Bố trí ngoài thùng trộn :Cần gạt khi ở chế độ nạp, xả bê tông

PHẦN 2: XE CƠ SỞ
1-Lựa chọn xe cơ sở
-21Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Để chọn được xe cơ sở ta se dựa vào các yếu tố sau:
*Tính toán trọng lượng đặt lên xe
-

Trọng lượng thùng trộn khi chưa có bê tông : Gtt = 17000 N

-

Trọng lượng giá đỡ thùng trộn : Gg= 3500 N

-

Trọng lượng bê tông chuyên trở : Gbt = 126000 N

-

Trọng lượng kíp lái trên cabin : 1400 N (tính cho 2 người ngồi trên xe)

-

Trọng lượng bình nước : 3330 N

-

Trọng lượng toàn bộ hệ thống dẫn động lắp lên thùng : 20000 N
Từ đó ta có trọng lượng toàn bộ đặt lên xe cơ sở khi có tải là:
3500+17000+126000+1400+3330+ 20000 =171230 N
*Theo tính toán phần thùng trộn ở trên ta có công suất quay thùng lớn nhất:
N th = 52955 W
Từ các yếu tố trên và kích thước giá đỡ thùng trộn có được. Tham khảo các

loại xe tải có ở thị trường trong nước hiện nay ta chọn xe cơ sở là xe HD270. Đây là
loại xe của hãng HUYNDAI, có sat si cơ sở phù hợp với kích thước của giá đỡ khi lắp
đặt lên, tải trọng đáp ứng được toàn bộ thùng trộn khi có bê tông và các thiêt bị lắp
đặt. Có công suất động cơ đáp ứng để vận hành thùng trộn quay theo mức yêu cầu.

2-Giới thiệu chung về xe cơ sở HD270
Xe cơ sở HD270, là loại xe có tải trọng 88300( N)khả năng vận chuyển tải trọng
190000( N ). Công suất dẫn động thùng trộn được trích từ động cơ của xe tại hộp số.

Các thông số kĩ thuật của xe
Thông số về kích thước (mm)
Kích thước bao (DxRxC)
7520x2495x2870
-22Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

Chiều dài cơ sở
Chiều dài đầu xe/ đuôi xe

3290+1300
1495/1435
Thông số về trọng lượng (N)

Trọng lượng bản thân
Trọng lượng toàn bộ

88300
279000
Động cơ

Công suất cực đại/ tại tốc độ quay
(kW/vg/ph)
Mômen xoắn cực đại/ tại tốc độ quay
(Nm/vg/ph)

297/1900
1450/1500
Hộp số

Tỉ số truyền hộp số

7,263; 4,207; 2,526; 1,569;1,00; 0,699;
số lùi 6,857
β = 24o

Góc nghiêng răng của bánh răng

b = 30 mm

bề rộng của bánh răng
Số răng của bánh răng trích

40 răng

-23Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

PHẦN 3
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
Bố trí chung sơ đồ dẫn động thùng trộn

Sơ đồ hệ thống dẫn động thùng
Một phần công suất của động cơ được trích cho việc dẫn động quay thùng trộn
tại hộp số của xe. Trục thu công suất từ hộp số nối với bơm thủy lực qua trục các
đăng, công suất được truyền trong hệ thống thủy lực tới mô tơ thủy lực, trục ra của
mô tơ nối với hộp giảm tốc và cuối trục ra của hộp giảm tốc có mặt bích, mặt bích nối
với đáy thùng bằng các bu lông truyền động làm quay thùng.

1-Chọn mô tơ thủy lực
Từ sơ đồ bố trí hệ thống dẫn động thùng trộn ta có:
ntt = nrhgt
nvhgt = nrmt
Trong đó: ntt- là tốc độ quay của thùng trộn
nrhgt- là tốc độ quay của trục ra hộp giảm tốc
nvhgt - là tốc độ quay của trục vào hộp giảm tốc
nrmt - là tốc độ quay của trục ra mô tơ
Trên cơ sở tính toán phần thùng trộn ở trên ta có:
Mô men quay của thùng trộn: Mqt = 29750 Nm
Số vòng quay làm việc của thùng trộn là: ntt = 2÷18 vòng/phút

-24Trịnh Văn An_ôtôA_K49


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế xe trộn bê tông

• Tham khảo các loại mô tơ ở trên thị trường hiện nay và trên các loại xe chuyên
dụng ta chọn được mô tơ có kí hiệu HMF 227. Vì đây là một loại mô tơ có kết cấu
gọn nhẹ, giá thành hợp lí và đang được bày bán nhiều trên thị trường hiện nay.

Mô tơ HMF 207
Các thông số của mô tơ
Lưu lượng riêng

Kí hiệu
q mt

Giá trị
20,73.10-5

Tỉ số mô men áp suất

M

Tốc độ lớn nhất

n max

2100

Áp suất lớn nhất

p max

4, 2.107

Trọng lượng mô tơ

G mt

1240

3,62.10-5

p

Đơn vị
m 3 / vg
Nm
N / m2
vg / ph
N
m2
N

2-Chọn bơm thủy lực
Từ các thông số của mô tơ, tương tự ta chọn được bơm có kí hiệu HPV 299.

-25Trịnh Văn An_ôtôA_K49