Thiết kế trạm trộn BTXM năng suất 45m3h (thuyết minh+bản vẽ)

đồ án tốt nghiệp

Lời nói đầu
Hiện nay, nớc ta đang trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá
đất nớc, nhằm đa nớc ta bớc kịp với các nớc khác trong khu vực và trên thế giới.
Do vậy mà việc phát triển cơ sở hạ tầng về giao thông đờng xá, cầu cống hay các
nhà ga, sân bay, bến cảng là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách để có thể đa
đất nớc ta đi lên. Điều đó đòi hỏi một số lợng lớn các trang thiết bị phục vụ cho
việc xây dựng công trình,trong đó có trạm trộn bê tông xi măng.Các trạm trộn
BTXM đang đợc sử dụng ở nớc ta hiện nay rất đa dạng và phong phú cả về
chủng loại, kích cỡ xuất xứ, trong đó có rất nhiều trạm do Việt Nam chế tạo.Do
vậy tính toán thiết kế trạm trộn BTXM năng suất 45m 3/hlà một đề tài tốt
nghiệp hay,có tính thực tế cao và vừa sức dành cho sinh viên chuyên nghành
Máy xây dựng_Xếp dỡ Trờng Đại Học Giao thông Vận Tải.
Đề tài này do hai sinh viên Nguyễn Văn Biển và Phan Quỳnh Đức lớp máy
xây dựng _K45 thực hiện , trong đó nhiệm vụ cụ thể của mỗi ngời nh sau:
I.Nguyễn văn Biển:
1.Tổng quan về công tác sản xuất BTXM và công nghệ trộn
2. Đề xuất và luqạ chọn phơng án thiết kế
3.tính toán, thiết kế tổng thể trạm trộn BTXM
4. Tính toán thiết kế bộ máy trộn
5.Tính toán hệ thống cấp liệu(đá,cát)
6. Quy trình lắp dựng, vận hành trạm.
II. Phan Quỳnh Đức:
1Tính toán viét tải cấp xi măng
2. Tính toán xiclô chứa xi măng
3. Tính toán hệ thống nớc
4. Tính toán một số chi tiết và kết cuấ thép theo chỉ định
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-1-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
5.Xây dựng sơ đồ điện cho trạm
Đồ án tốt nghiệp này trình bày lần lợ các nội dung em đã thực hiện hteo
nhiệm vụ đợc giao.Do thời gian thực hiện có hạn va hiểu biết còn ít nên chắc
chắn đồ án này có nhiều thieuú sót, rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy
trong bộ môn và sự góp ý của các bạn sinh viên.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Vịnh thầy
Nguyễn Ngọc Trung đã nhiệt itnhf hớng dẫn để em có thể hàon thành đồ án tốt
nghiệp này.
Hà nội: 3/2009
Sinh viên thực hiện.
Phan Quỳnh Đức

Chơng I:
TổNG QUAN Về TRạM TRộN BÊ TÔNG XI MĂNG
1.1. Giới thiệu chung về bê tông.
Bê tông là loại đá nhân tạo đợc hình thành từ hỗn hợp gồm: Chất kết dính
vô cơ ( ximăng, thạch cao, vôi...), với cốt liệu (sỏi, cát, đá,...), và nớc trải qua quá
trình đông kết tự nhiên hay nhân tạo.
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-2-

Lớp Máy

đồ án tốt nghiệp
Ngoài thành phần kể trên trong quá trình sản xuất bê tông ngời ta con đa
thêm vào bê tông các chất phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ để tăng cờng một số tính
chất của bê tông đảm bảo yêu cầu sử dụng. Các chất phụ gia đợc lựa chọn theo tỉ
lệ thích hợp . Trong hỗn hợp bê tông, ximăng, phụ gia và nớc là những thành
phần chúng tác dụng với nhau tạo thành hồ kết dính. Cốt liệu( cát, đá, sỏi, xỉ...)
liên kết với nhau tạo thành bộ khung chịu lực của bêtông. Cấp phối cốt liệu đợc
lựa chọn một cách hợp lý để đợc hỗn hợp bêtông nh ý.
Hồ kết dính có nhiệm vụ bao bọc các hạt cốt liệu và lấp đầy lỗ rỗng giữa
các hạt cốt liệu đồng thời hồ kết dính còn đóng vai trò là chất nhờn giúp cho hỗn
hợp bê tông có độ dẻo. Sau khi đông kết hồ kết dính còn có khả năng đông kết
các hạt cốt liệu với nhau tạo thành đá nhân tạo là bêtông. Bêtông là một loại vật
liệu đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành: Xây dựng dân dụng, giao thông, thuỷ
lợi,...
vì bêtông có các u điểm sau:
- Cờng độ chịu nén tơng đối cao
- Vật liệu sản xuất dễ khai thác và sử dụng ngay tại địa phơng
- Khả năng linh hoạt cao có thể atọ thành các dạng khác nhau và tính
chất khác nhau
- Bêtông kết hợp với cốt thép tạo ra vật liệu có khả năng chịu lực rất
cao
Các nhợc điểm của bêtông:
- khối lợng riêng = 2000... 2500 (kg/m3)
- cách âm cách nhiệt kém
- khả năng chống ăn mòn yếu
1.2. Phân loại về bê tông
Hiện nay có rất nhiều loại bê tông ứng với mỗi loại công trình thì có một
loại bê tông tơng ứng. Vì vậy bêtông đợc phân loại theo các loại sau:

-Theo dạng cốt liệu phân ra: Bêtông cốt liệu đặc, cốt liệu rỗng, bêtôngcốt
liệu đặc biệt( chống phóng xạ , chịu nhiệt, chịu axít)
-Theo khối lợng thể tích phân ra:
+ Bêtông đặc biệt nặng ( > 2500kg/m3), dùng cho những kết cấu đặc
biệt
+ Bêtông nặng = 2200 ... 2500(kg/m3), chế tạo từ đá sỏi bình thờng,
dùng cho kết cấu chịu lực.
+ Bêtông tơng đối nặng = 1800 ... 2200(kg/m3), dùng chủ yếu cho kết
cấu chịu lực.
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-3-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
+ Bêtông nhẹ = 500 ... 1800 (kg/m3), gồm có bêtông cốt liệu rỗng,
bêtông tổ ong (bêtong khí và bêtông bọt) chế tạo từ hỗn hợp chất kết dính, nớc
cấu tử silíc nghiền mịn và chất tạo rỗng
+ Bêtông đặc biệt nhẹ cũng là loại bêtông tổ ong và bêtông cốt liệu rỗng
nhng có < 500(kh/m3)
- Theo công dụng bêtông đợc phân ra:
+ Bêtông thờng, các kết cấu bêtong cốt thép(móng, cột, dầm...)
+ Bêtông thuỷ thuỷ công, dùng để xây đập, phủ lớp mái kênh...
+ Bêtông dùng cho mặt đờng sân bay lát vỉa hè.
+ Bêtông dùng cho kết cấu bao che.
+ Bêtông công dụng đặc biệt nh bêtông chịu nhiệt, chịu axít chống phóng
xạ...

+ Bêtông trang trí.
Trạm trộn bêtông ngày nay phải đáp ứng nhu cầu của khách hàng về: Mác
bêtông, thành phần cấp phối bêtông,...Do đó để tính chọn thiết bị định lợng cho
trạm trộn bêtông cần phải xác định khối lợng tối đa của các thành phần cốt liệu
cho 1m3 bêtông. Theo kinh nghiệm thực tế định ra khối lợng tối đa của các thành
phần phối liệu cho một m3 hỗn hợp bêtông nh sau:
- Khối lợng đá dăm( = 1800kg/m3)
mdmax= 1500kg; Vdmax= 0.83m3
- Khối lợng cát( = 1600kg/m3)
mcmax= 1000kg/m3; Vcmax= 0.62m3
- Khối lợng nớc ( = 1000kg/m3)
mnmax= 400 kg/m3; Vnmax= 0.4m3
- Khối lợng ximăng PC 30 ( = 1400kg/m3)
mxmax= 700kg/m3;
Vxmax= 0.5m3
1.3 Trạm trộn bờ tụng xi mng.
1.3.1 Khái niệm chung về trạm trộn bêtông
Trạm trộn bêtông dùng để sản sản xuất hỗn hợp bêtông(dạng khô hoặc ớt)
để cung cấp cho các phân xởng tạo hình hoặc cho các công trình xây dựng cơ
bản, trạm trộn bêtông thờng gồm ba bộ phận chính: Kho chứa nguyên liệu cát,
đá,...,các thiết bị định lợng và các máy trộn bêtông. Giữa các bộ phận này có các
thiết bị nâng- vận chuyển và các phễu chứa trung gian...
1.3.2 Phân loại trạm trộn bêtông
a) Theo phơng pháp bố trí thiết bị trạm trộn
- Trạm trộn bêtông dạng tháp:
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-4-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
Tất cả các phối liệu vận chuyển một lần lên cao nhờ các thiết bị nâng vận
chuyển (băng tải, gàu tải, vít tải, máy bơm ximăng...). Trên đờng rơi tự do của
chúng các quy trình công nghệ đợc tiến hành( định lợng, nạp vào máy trộn, nhào
trộn và nhả vào các thiết bị vận chuyển hỗn hợp bêtông).
+ Ưu điểm của trạm trộn này là có thời gian chu kỳ làm việc nhỏ nhất, có
thể bố trí nhiều máy trộn trên một tầng, tự động hoá, tiện lợi và năng suất cao( Q
240m3/h).
+ Nhợc điểm của trạm trộn này là quá cồng kềnh, các bunke chứa các
phối liệu khô phải có sức dự trữ đảm bảo cho trạm trộn làm việc trong vòng hai
giờ, vốn đầu t ban đầu rất lớn và khó khăn trong việc rời chuyển.
- Trạm trộn bêtông dạng bậc:
Các thiết bị công tác đợc bố trí theo các khối chức năng độc lập trên mặt
bằng riêng và đợc liên hoàn nhau bằng các thiết bị nâng- vận chuyển, bunke
chứa định lợng và bunke tập kết các phối liệu khô đã định lợng. Khối nhào trộn
gồm các thiết bị định lợng chất lỏng( nớc và phụ gia), các máy trộn bêtông và
phễu nạp hỗn hợp bêtông cho cho các thiết bị vận chuyển.
+ Ưu điểm của trạm trộn này là: vốn đầu t ban đầu không cao, tháo lắp di
chuyển dễ dàng, gọn nhẹ và năng suất tơng đối cao, Q 120m3/h
+ Nhợc điểm của trạm trộn này là: khó khăn trong việc bố trí nhiều máy
trộn, chỉ đảm bảo số lợng máy trộn tối đa là hai, thời gian chu kỳ làm việc của
trạm tơng đối lớn và khá phức tạp về việc tự động hoá trong điều khiển trạm
trộn.
b)
Theo nguyên lý làm việc của trạm trộn
- Trạm trộn bêtông làm việc chu kỳ: có khả năng dễ thay đổi mác bêtông và
thành phần cấp phối cũng nh đáp ứng đầy đủ nhu cầu của moị đối tợng phục vụ.

- Trạm trộn bê tông làm việc liên tục: Loại trạm trộn này làm việc có hiệu quả
khi nhu cầu về hỗn hợp bêtông cùng mác có khối lợng lớn nh phục vụ cho các
công trình thuỷ điện, các công trình giao thông...
c) Theo khả năng di động của trạm trộn
-Trạm trộn cố định: phục vụ cho công tác xây lắp của một vùng lãnh thổ, đồng
thời cung cấp bêtông thơng phẩm cho một vùng bán kính hiệu quả. Thiết bị của
trạm trộn cố định thờng đợc bố trí theo dạng tháp .
- Trạm trộn dạng tháo lắp nhanh: Đợc trang bị cho công trình có thời hạn khai
thác trạm trộn tại mỗi nơi ngắn (từ một năm tới vài năm).Để khai thac có hiệu
quả trạm trộn này thì trạm trộn phải có thời gian tháo lắp nhanh với chi phí cho
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-5-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
tháo lắp và vận chuyển là nhỏ nhất. Các thiết bị của trạm trộn đợc bố trí theo
dạng bậc với các mô đun vận chuyển tiện lợi.
- Trạm trộn di động: thờng đợc thiết kế theo dạng bậc, các khối chức năng của
trạm trộn thờng đợc bố trí trên các hệ thống di chuyển. Loại trạm trộn này thờng
đợc thiết kế với năng suất nhỏ( Q 30m3/h) để phục vụ cho các công trình giao
thông, thuỷ lợi và các công trìng xây dựng cần khối lợng bê tông nhỏ và không
tập trung.
d) Theo năng suất của trạm trộn.
- Loại nhỏ: Q 30 m3/h
- Loại vừa : Q 60 m3 /h
- Loại lớn : 70 m3/h Q 120 m3/h

e) Theo phơng pháp điều khiển trạm trộn ta có
Hệ thống điều khiển bằng tay, hệ thống điều khiển bán tự động và hệ
thống điều khiển tự động. Trạm trộn hiện đại ngày nay thờng đợc trang bị thiết bị
điều khiển có khả năng làm việc ở cả ba chế độ điều khiển nh trên

Chơng II:
đề xuất và lựa chọn phơng án thiết kế
Các trạm trộn bê tông xi măng đang đợc sử dụng ở nớc ta hiện nay rất đa
dạng và phong phú cả về kích cỡ đến xuất sứ, chủng loạiTuy nhiên, có thể phân
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-6-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
biệt đợc các trạm trộn thông qua những kết cấu cơ bản nh cách bố trí mặt bằng,
kết cấu buồng trộnvà đặc biệt là phơng pháp cấp liệu. Trên thực tế hiện nay, ở
các trạm trộn bê tông xi măng, có rất nhiều phơng pháp cấp liệu đợc sử dụng nh
cấp liệu bằng máy bốc xúc, cấp liệu bằng băng tải, cấp liệu bằng băng gầuMỗi
phơng án đều có những u nhợc điểm riêng và phù hợp với từng điều kiện hoàn
cảnh cụ thể. Sau đây là một số phơng án đang đợc sử dụng nhiều trên thực tế
hiện nay và các u nhợc điểm của nó, từ đó rút ra kết luận để lựa chọn ra phơng
án thiết kế tối u nhất.

1.1. Phơng án I: Cấp liệu bằng máy bốc xúc

Mô hình trạm trộn sử dụng máy bốc xúc để cấp liệu đợc thể hiện trên hình 1.1 và

hình 1.2.
- Nguyên lý làm việc:
Máy bốc xúc sẽ xúc vật liệu (đá, cát) đi lên đờng dốc (1) và đổ vào phễu
chứa cốt liệu (2). Phễu chứa (2) gồm có ba ngăn chứa đá lớn, đá nhỏ và cát. Phần
dới của phễu chứa (2) có bộ phận cân định lợng cốt liệu. Cốt liệu sau khi đã đợc
cân định lợng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông sẽ đợc xả vào xe skip (3).
Sau đó xe skip (3) sẽ đợc kéo lên cao bằng cáp theo đờng 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), xe skip (3) sẽ đợc lật nghiêng và cửa xe
skip ở phía đáy xe sẽ tự mở ra, nhờ trọng lợng bản thân mà cốt liệu sẽ rơi vào
buồng trộn (7). Sau khi đã đổ cốt liệu vào buồng trộn, xe skip lại đợc hạ xuống
mặt đất và tiếp tục chu kì cấp liệu mới. Lợng cốt liệu trong một lần vận chuyển
của xe skip sẽ phục vụ cho một mẻ trộn của buồng trộn.

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

- Chú thích:
1- Đờng lên của máy bốc xúc, 2- Phễu chứa vật liệu, 3- xe skip, 4- Đờng chạy của xe
skip, 5- Cabin điều khiển, 6- Xe vận chuyển bê tông, 7- Buồng trộn, 8- Bộ phận cân nớc, 9Động cơ điện dẫn động trục trộn, 10- Động cơ điện dẫn động xe skip, 11- Bộ phận cân xi

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-7-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
măng, 12- Bộ phận thông khí của xyclo, 13- Xyclo chứa xi măng, 14- Vít tải cấp xi măng, 15ống bơm xi măng vào xyclo, 16- Hộp giảm tốc, 17- Động cơ điện dẫn động vít tải.

Bộ phận cân nớc (7) sẽ cân đúng lợng nớc theo yêu cầu rồi xả vào buồng
trộn. Nớc đợc máy bơm nớc bơm lên từ bể nớc đặt ở dới.
Xi măng đợc 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). Tại đây xi măng
sẽ đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của mác bê tông rồi sau đó đợc đổ
vào buồng trộn. Vít tải (14) đợc dẫn động nhờ động cơ điện (16), hộp giảm tốc
(17). Để đa xi măng vào xyclo chứa, ngời ta sẽ bơm xi măng vào xyclo thông
qua đờng ống số (15) bằng luồng khí nén áp lực cao. Đờng ống (15) đợc thông từ
dới lên đến đỉnh của xyclo. Phía trên xyclo có lắp bộ phận thông khí (12), gồm
có các màng vải lọc chỉ cho phép không khí đi qua và ngăn nớc cũng nh hơi ẩm
để tránh làm hỏng xi măng.
Buồng trộn (7) có dạng hình trụ tròn, có một trục trộn đợc bố trí đặt
thẳng đứng và dẫn động nhờ động cơ điện (9), hộp giảm tốc. Quá trình trộn
gồm có hai giai đoạn: giai đoạn trộn khô (khi cha có nớc) và giai đoạn trộn ớt
(sau khi đã bơm nớc). Sau khi đã trộn xong, bê tông sẽ đợc xả xuống xe vận
chuyển (6) qua cửa xả ở dới thùng trộn (7).
Các cửa xả ở các bộ phận của trạm trộn nh: cửa xả cốt liệu từ phễu chứa
(2) vào xe skip (3), cửa xả bê tông sau khi trộn từ buồng trộn (7) xuống xe vận
chuyển (6) đều đợc đóng mở bằng các xy lanh khí nén. Do vậy ở trạm trộn còn
đợc trang bị thêm máy nén khí.
Toàn bộ việc cân định lợng nớc, xi măng, cốt liệu, đặt chế độ trộn, thời
gian trộnđều đợc điều khiển một cách tự động nhờ máy tính điện tử ở cabin
(5). Do vậy việc vận hành trạm trộn đơn giản và chỉ cần một ngời ngồi điều
khiển trên cabin.
- Phơng án cấp liệu bằng máy bốc xúc này có những u nhợc điểm sau:
+ Ưu điểm:
Việc cấp liệu đợc thực hiện bằng máy bốc xúc trực tiếp đến phễu chứa
cốt liệu mà không cần có các thiết bị khác nh băng tải, băng gầu nên kết cấu
của trạm đơn giản, thuận tiện cho việc lắp đặt, tháo dỡ di chuyển trạm.

Kết cấu của trạm gồm ít các bộ phận nên mặt bằng trạm nhỏ gọn và thờng đợc lắp dựng trên diện tích hình vuông.
Ngoài việc cấp liệu, có thể sử dụng máy bốc xúc vào các công việc khác
của trạm nh vận chuyển, thu dọn mặt bằngmà không cần điều máy từ nơi khác
đến.
+ Nhợc điểm:
Trong quá trình vận hành trạm, phải luôn có máy bốc xúc và ngời điều
khiển thờng trực làm việc, do vậy sẽ tốn thêm chi phí. Nếu không có máy bốc
xúc làm việc liên tục ở trạm thì dung tích phễu chứa cốt liệu phải lớn, tuy nhiên
lúc đó kích thớc phễu sẽ lớn, kồng kềnh. Hiện nay ở các trạm trộn cấp liệu theo
cách này thờng dùng phễu chứa cốt liệu gồm ba ngăn, mỗi ngăn có dung tích
không quá 10 m3.
SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-8-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
Máy bốc xúc chạy bằng dầu diezel có giá thành đắt hơn nếu nh so sánh
với các phơng án cấp liệu chạy bằng điện nh dùng băng tải, gầu cào

Hình 1.2: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m3/h do Việt Nam chế tạo, sử dụng
máy bốc xúc để cấp liệu

1.2. Phơng án II: Cấp liệu bằng băng tải cao su
Mô hình trạm trộn sử dụng băng tải cao su để cấp liệu đợc thể hiện trên hình 1.3
và hình 1.4.

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

-9-

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp

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- Đờng chạy của xe skip, 15Phễu chứa cốt liệu, 16-Xe skip, 17- Băng tải cao su, 18- Phễu chứa cốt liệu.
- Nguyên lý làm việc:
Cốt liệu ban đầu đợc chứa riêng ở các phễu chứa (18) (gồm có hai hoặc ba
phễu (18) chứa từng loại đá lớn, đá nhỏ và cát). Phía dới các phễu chứa (18) có
đặt bộ phận cân định lợng, cốt liệu sau khi đợc cân định lợng xong sẽ đợc 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 đờng chạy số (14) lên buồng trộn (12). Xe
skip đợc kéo bằng cáp và dẫn động nhờ động cơ điện (10).
Nguyên lý hoạt động của các bộ phận khác nh xyclo (6), vít tải (5), buồng
trộn (12)tơng tự nh trạm trộn dùng máy bốc xúc để cấp liệu đã trình bày ở trên.
- Phơng án cấp liệu bằng băng tải cao su này có những u nhợc điểm 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. Phơng pháp cấp liệu này có thể phù hợp
với các trạm có năng suất cao.
SV: Phan Quỳnh Đức
- 10 Lớp Máy
Xây Dựng B K_45


đồ án tốt nghiệp
Trong quá trình vận hành, băng tải làm việc tự động, do đó không cần
có ngời trực tiếp để điều khiển băng tải nh là dùng máy bốc xúc hay dùng gầu
cào để cấp liệu.
Băng tải chạy bằng năng lợng điện có giá thành rẻ, dễ kiếm, đồng thời
cùng loại năng lợng đợc sử dụng của cả trạm nên việc cung cấp năng lợng đơn
giản hơn.
+ Nhợc 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 việc lắp đặt tháo
dỡ trạm khó khăn. Giá thành của trạm trộn cũng đắt hơn do phải trang bị nhiều
bộ phận.
Việc bố trí các băng tải tốn diện tích nên kích thớc mặt bằng của trạm
trộn lớn, không phù hợp để lắp đặt ở những nơi chật hẹp.
Mặc dù dùng băng tải để cấp liệu nhng trên thực tế vẫn phải dùng thêm
máy bốc xúc trong công đoạn đa vật liệu vào các phễu chứa cốt liệu ban đầu. Có
thể khắc phục bằng cách đào hố và đặt phễu chứa cốt liệu ban đầu ở dới, sau đó
dùng ô tô trực tiếp đổ vào phễu. Tuy nhiên lúc đó kết cấu của trạm rất phức tạp,
gây khó khăn cho việc lắp dựng.

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

- 11 -

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
Hình 1.4: Trạm trộn BTXM năng suất 45 m3/h do Việt Nam chế tạo, sử dụng
băng tải cao su để cấp liệu

1.3. Phơng án III: Cấp liệu bằng băng gạt
Mô hình trạm trộn sử dụng băng gạt để cấp liệu đợc thể hiện nh hình 1.5 và hình
1.6.
- Nguyên lý làm việc:
Cốt liệu gồm đá lớn, đá nhỏ, cát đợc chứa riêng biệt và lần lợt trong ba
ngăn phễu chứa số (14). Phía dới mỗi phễu chứa (14) đều có bộ phận cân định lợng cốt liệu. Đá, cát sau khi đợc cân định lợng chính xác theo yêu cầu của từng
mác bê tông sẽ đợc xả xuống băng tải cao su (15). Cửa xả cốt liệu của các phễu
chứa đợc 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 dới của băng gạt
(13). Cốt liệu tiếp tục đợc vận chuyển theo băng gạt 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, 4Xe 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

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

- 12 -

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
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 cỡng bức hai trục đặt nằm
ngang, hai trục trộn đợc dẫn động riêng biệt nhờ hai động cơ điện số (11) đặt ở
hai bên.
Cabin của trạm trộn loại này đợc đặt ở dới mặt đất, do vậy khi lắp dựng
cần phải có thêm phần móng nền cho cabin.

Hình 1.6: Trạm trộn BTXM năng suất 60 m3/h do Hàn Quốc và Trung Quốc
chế tạo, sử dụng băng gạt để cấp liệu

- Phơng án cấp liệu bằng băng gạt này có những u nhợc điểm sau:
+ Ưu điểm:
Khác với các phơng án cấp liệu khác có dùng xe skip cấp liệu mang
tính chu kì, ở phơng án này việc cấp liệu diễn ra hoàn toàn liên tục từ băng tải
cao su đến băng gạt. Do vậy năng suất cấp liệu của phơng án này cao hơn hẳn so

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

- 13 -

Lớp Máy


đồ án tốt nghiệp
với các phơng án khác. Phơng án này áp dụng thích hợp cho các trạm trộn lớn có
năng suất cao.
Các bộ phận tham gia vận chuyển cốt liệu gồm băng tải cao su, băng
gạt đều sử dụng nguồn năng lợng điện giá thành rẻ, dễ kiếm và cùng loại năng lợng đợc sử dụng của cả trạm trộn.
+ Nhợc điểm:
Kết cấu của trạm khá phức tạp, gồm nhiều hệ thống nh 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 đợc bố trí thẳng hàng với nhau,
không thể bố trí vuông góc do vậy mặt bằng trạm lớn, tốn diện tích và trải dài
theo một hớng.
Việc cấp liệu ở phơng án này vẫn phải dùng máy bốc xúc để đổ vật liệu
vào các phễu chứa.

1.4. Kết luận lựa chọn phơng án
Các phơng án cấp liệu trên đều có những u nhợc điểm riêng và phù hợp với từng
điều kiện nhất định.Nghiên cứu nhung giải pháp kỹ thuat để
khắc phục nhựoc điểm của trạm trộn cho phù hợp với yêu cầu
của công việc.Hạn chế đến mức tối thiểu các thiết bị cần nhập
từ nớc ngoài nhằm tiết kiệm tối đa nguồn ngoại tệ mạnh cho
quốc gia.Mặt khác tận dụng đợc đội ngũ cán bộ kỹ thuật công
nhân lành nghề có trình độ kỹ thuật,sẽ tạo ra sản phẩm với giá
cả phảI chănggóp phần phát triển cho sự nghiệp Công Ngiệp
Hoá Hiện đại hoá đất nớc.Từ những phân tích trên, ta chọn phơng án thiết kế cho trạm trộn năng suất 45 m 3/h là phơng án I:
cấp liệu bằng máy bốc xúc, vì đây phơng án tối u hơn cả với
các u 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 phơng 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 u điểm đã trình bày ở trên mà phơng án cấp liệu dùng máy bốc xúc đang đợc 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 phơng án thiết kế dùng máy
bốc xúc là hợp lý, phù hợp với thực tế.

SV: Phan Quỳnh Đức
Xây Dựng B K_45

- 14 -

Lớp Máy


®å ¸n tèt nghiÖp

CHƯƠNG III:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÍT TẢI CẤP XI MĂNG
1.1Giới thiệu chung về vít tải
Vít tải được sử dụng để vận chuyển các loại vật liệu rời, vật liệu dạng cục nhỏ
như: Xi măng, đá răm, hỗn hợp bê tông xi măng, v…v, với khoảng cách không
lớn lắm ( 30 – 40m). Băng xoắn được sử dụng để vận chuyển vật liệu thoe
phương ngang theo phương nghiêng với góc nghiêng < 20 độ, cũng có thể vận
chuyển xi măng theo phương thẳng đứng
Vít tải thường có năng suất từ 20 – 40 m 3/h. Năng suất cũng có thể đạt 100m 3/h
nếu ta tăng kích thước vít tải lên.

Vít tải cấu tạo gọn, đơn giản: có thể vận chuyển các loại vật liệu dính ướt, vật
liệu được vận chuyển trong ống kín nên không bị bẩn và hao hụt khi vận
chuyển. Nó có thể cấp liệu và dỡ liệu ở bất kỳ vị trí nào trên băng. Nhưng trong
quá trình hoạt động thị cánh vít và vỏ vít bị mài mòn một cách nhanh chóng,
năng lượng bị tiêu hao lớn hơn các loại băng khác. Yêu cầu đối với băng vít là
phải cấp liệu đều đặn, nhược điểm của băng vít là trong quá trình vận chuyển vật
liệu dễ bị vỡ.

1.2

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của vít tải

a) Cấu tạo

Hình 1.1 - Sơ đồ nguyên lý vít tải
SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 15 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp
1 - Động cơ liền hôpk giảm tốc; 2 - Khớp nối; 3 - Cửa nạp liệu
4 - Vỏ vít; 5 – Cánh vít; 6 - Cưả dỡ liệu; 7 – Con lăn đỡ trục; 8 - Trục vít
b) Nguyên lý hoạt động
Nguồn động lực từ động từ động cơ (1) thông qua hộp giảm tốc (2) sẽ dẫn
động trục vít (8) quay, do cánh vít hàn trên trục vít và chiềy nghiêng của
cánh vít mà vật liệu được vận chuyển từ cửa nạp (3) ra cửa dỡ liệu(6).

1.3Phân loại vít tải
Phân loại theo cách liên kết giữa cánh vít và trục vít
1.3.1 Trục vít có cánh liền trục

Hình 1.2 – Cánh vít liền trục
Loại này được sử dụng để vận chuyển các loại vật liệu tới xốp dạng bột mịn như
xi măng, cát khô bột thạch cao, bột phấn tro, v…v. các loại vật liệu được băng
vít vận chuyển với hệ số đền đầy máng ε = 0,3 – 0,45 và số vòng quay trục vít là
50 – 120 v/p.

SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 16 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp

1.3.2 Trục vít có cánh vít không liền trục

Hình 1.3 – Trục vít không liền cánh
Loại trục vít này dùng để vận chuỷên các loại vật liệu dạng cục như đá cuội lớn,
đá vôi xỉ cục với hệ số điền đày máng ε = 0,25 -0,4 và số vòng quay của trục vít
là 40 -100v/p
1.3.3 Loại trục vít có cánh vít dạng định hình

Hình 1.4 – Cánh vít dạng định hình

Loại này dùng để vận chuyển các loại vật liệu dẻo, dính ướt như : đất sét ướt, bê
tông dung dịch vữa xi măng với hệ số điền đầy máng ε = 0,15 – 0,3 và số vòng
quay trục vít là n = 30- 60 v/p.

SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 17 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp

1.3.4 Trục vít xẻng

Hình 1.5 - Trục vít xẻng
Trục vít dạng này dùng để vận chuỷên các loại vật liệu dạng cục ( xa thạch, xỉ
cục, đá vôi) với hệ số điền đầy máng ε = 0,25 -0,4 và tốc độ quay của trục vít là
n = 30 – 60 v/p.
1.4

Tính toán vít tải

1.4.1 Tính năng suất vít tải
Tuỳ vào mác bê tông xi măng mà tỷ lệ xi măng từ 0,2 – 0,48 T/m 3. Như vậy,
lượng xi măng cung cấp cho thùng trộn trong 1h là :
Vxm = 0,48 . Vbt = 0,48 . 45 = 21,6 T/h
Trong đó
Vbt là năng suất của trạm trộn

Vxm là lượng xi măng cung cấp cho trạm trong 1h
để đảm bảo đủ lượng xi măng cung cấp cho buồng trộn trong 1h thì năng suất
của vít tải phải >= 21,6 T/h
Xi măng được sử dụng trong trạm là xi măng pooclăng có khối lượng riêng
γxm = 1,1 -1,6 g/cm3 = 1,1 -1,6 T/m3. Chọn γ = 1,3 T/m3

SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 18 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp

1.4.2 Tính toán thông số hình học của vít tải
X

d

Db

S

d

Db

Hình 1.6 – Sơ đồ tính kích thước cơ bản của vít

- Sơ bộ chọn chiều dài vít tải là 7.8 m
- chọn kích thước như sau:
Ta chọn sơ bộ đường kính Db = 250mm
chọn khe hở giữa cánh vít và vỏ vít là 5mm
ta tính bước vít:
S = π. Db .tgα = ξ . Db
Trong đó
α là góc nâng của vít ( α = 14 – 18 độ)
ξ = 0,8 -1 tương ứng với α = 14 – 18 độ
chọn ξ = 1 -> S = 1 .250 = 250mm
chọn góc nghiêng của băng vít là 45 độ
ta tính lại năng suất của vít taỉ theo công thức:
Q =3. 6 . F .V .γ
, { T/h}
( 10.65) tài liệu {1}
Trong đó:
SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 19 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp

∏D

F=

2
B

.ε

4

= 0.785.ε .DB2

ε = 0,3 – 0,45 – hệ số điền đầy máng
Do trục vít và cánh vít liền chọn ε = 0,4
F = 0,785 . 0,4 . 0,252 = 0,0212 m2
V: vận tốc di chuyển dọc trục của vật liệu
V=

Sxn
, { m/s}
60

S = 0,25 m : bước vít
N=

K
D

- số vòng quay trục vít, { v/p}

K - hệ số kể đến vật liệu vận chuyển
K = 60 vật liệu nhẹ không dính
K = 45 vật liệu nặng không dính

K = 30 vật liệu nặng và dính
Do vít vận chuyển xi măng nên chọn K = 45
n=

45

= 90 v/p

0,25
0,25.90
V=
= 0,351 m/s
60

γ =1,3 T/m3 = 1300 KG/m3 - trọng lượng riêng xi măng
Vậy năng suất vít tải là:
Q = 3,6 . 0,0212 . 0,351 . 1300 = 34,8 T/h
Do vít đặt nghiêng 45 độ nên năng suất vít sẽ giảm 35%. Năng suất thực tế vít
là:
Q = 34,8 – 34,8 . 0,35 = 22,6 T/h
Q thoả mãn > 21,6 T/h
1.4.3 Tính công suất động cơ dẫn động vít tải
Tính công suất động cơ ta có 3 phương pháp tính:
- Theo kinh nghiệm
- Theo lực cản
- Theo năng suất
Sau đây trình bày cách tính theo năng suất
Sơ đồ tính như sau:

SV: Phan Quúnh §øc

X©y Dùng B K_45

- 20 -

Líp M¸y


L

®å ¸n tèt nghiÖp

Ln
Hình 1.7 - Sơ đồ tính năng suất vít tải.
Công suất xác định theo công thức:
Q

Ndc = 367.η .( H + Ln .ω )
Trong đó:

, { Kw} tài liệu { 2 }

Q - năng suất vít tải , T/h
H - chiều cao nâng , m
Ln - chiều dài vít theo phương ngang, m
ω - hệ số cản di chuyển phụ thuộc vào ma sát giữa:
- Giữa vật liệu và vật liệu
- Giữa vật liệu và thành ống
- Giữa vật liệu và cánh vít
- Giữa trục và ổ trục
ω tra bảng như sau:

vật liệu
Ngũ cốc
Than đá
quặng
Cát
ω
0,9 - 1
1,7 – 1,9
3,7 - 4
3 – 3,3
chọn hệ số cản di chuyển ω = 4

xỉ than
4 – 4,5

34,8

N dc = 367.0,8 ( 7,8. sin 45 + 7,8.4. cos 45) = 3,78 kw
η = 0,8 - hiệu suất truyền động
tốc độ quay của trục vít là n = 90 v/p
tra bảng ta chọn động cơ liền hộp giảm tốc kí hiệu C162 – 15,9 S 4M4A4 có
các thông số sau:
tốc độ quay n = 90 v/p
SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 21 -

Líp M¸y

®å ¸n tèt nghiÖp
tỉ số truyền HGT i = 15,9
công suất động cơ N = 5,5 kw
mô men xoắn trên trục vít Mx = 552 N.m

78
0

0

1.4.4. Tính chọn mặt cắt trục vít
Trong quá trình làm việc trục vít chịu các thành phần lực sau đây:
+ mô men xoắn
+ mô men uốn
+ lực dọc
kết cấu thực của trục vít tải (3 đoạn vít), mỗi đoạn vít dài 2,6m và tại các đầu
đỡ đều có gối đỡ trục, ta có thể tính toán trục vít cho một đoạn vít hoặc tính
toán cho toàn trục vít. Sơ đồ tính như sau:

Hình 1.8 – Sơ đồ tính toán trục vít
Trong đó:
Mx – mô men xoắn do động cơ truyền đến
q1 – trọng lượng xi măng
q2 - trọng lượng bản thân trục vít
Phải xác định q1, q2
q1 xác định gần đúng theo công thức sau:
q1 = φ

γ xm .V xm

, N/m
L

trong đó:

SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 22 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp
γxm = 1,3 T/m3 - trọng lượng riêng của xi măng
Vxm - thể tích xi măng chứa trong vít tải
φ = 0,4 - hệ số điền đầy xi măng
Thay số ta có:
1,3.3,14.0,26 2
q1 = 0 ,4 .
= 255 N/m
4

q2 - trọng lượng trục vít xác định như sau:
q2 = φ

γ tv .Vt
, N/m
L

trong đó:
γ tv = 7,8 T/m3 trọng lượng riêng của thép chế tạo trục vít
φ = 0,07 hệ số rỗng của trục
thay số ta có:
q2 = 0,07 .

7,8.0,25 2
= 0,0054 T/m3 = 54 N/m
4

biểu đồ lực tác dụng lên trục như sau:

SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 23 -

Líp M¸y


®å ¸n tèt nghiÖp

0
78

0

45

Hình 1.9 - Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục

Lực dọc trục N = L ( q1+ q2 ) sin α = (255+54) . 7,8 . sin 45 = 1687 N
Mô men uốn
Mu =

(q + q ).L2
q.L2
(255 + 54)7,8 2. cos 45 0
.cos α = 1 2
.cos α =
= 1150 N.m
8
8
8

Giá trị mô men xoắn Mx = 552 N.m
Theo điều kiện bền
(1), (7.20) tài liệu {3}
σ = σ 2 + 3.τ x2 ≤ [σ ]
Trong đó:
N

M

u
σ= F +¦W
u

τx =

Mx

¦ Wx

Mặt cắt trục vít có dạng:
SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 24 -

Líp M¸y


D

®å ¸n tèt nghiÖp

d

Hình 1.10 - Mặt cắt trục vít

F=

∏
4

.( D 2 − d 2 )

Wu = 0,1 . D3 . ( 1- α4)
Wx = 0,2 .1 . D3 . ( 1- α4)

, cm2

d
D
d
, cm3 ; α =
D

, cm3 ; α =

Sơ bộ chọn D = 66; d = 60 thay vào công thức ta có:
3,14
.(6,6 2 − 6 2 ) = 5,93 cm2
4
64
3
3
Wu = 0,1 . 6,6 . ( 14 ) = 9,11 cm
6,6
64
Wx = 0,2 . 6,63 . ( 1) =18,22 cm3
6,6 4

F=

Thay vào công thức ta có :
1687 115000
+
= 12908 n/cm2
5,93
9,11
55200

τx = 18,22 = 3030 N/cm2

σ=

thay vào (1) ta có :
σ = 12908 2 + 3.3030 2
= 13934 N/cm2
vậy σ = 13934 < [σ ] = 16000 N/cm2 - > Trục thoả mãn điều kiện bền
Mặt cắt trục có dạng :
SV: Phan Quúnh §øc
X©y Dùng B K_45

- 25 -

Líp M¸y