Thiết kế trạm trộn BTXM năng suất 60m3h (thuyết minh+bản vẽ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1006.7 KB, 103 trang )
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU ĐÁ CÁT
*) Hệ thống cấp liệu đá cát gồm có:
+) Phễu chứa cốt liệu đá cát ( hay còn gọi là Bunke).
+) Xe skip, có nhiệm vụ chứa và chở cốt liệu lên thùng trôn.
+) Hệ thống cân định lương.
+) Hệ thống dẫn động xe skip gồm (Động cơ, hộp giảm tốc, tang cuốn cáp và cáp
kéo).
+) Đường chạy xe skip.
2.1. ĐỊNH MỨC THÀNH PHẦN CẤP PHỐI VÀ THỜI GIAN CHO MỘT
MẺ TRỘN.
2.1.1 ĐỊNH MỨC THÀNH PHẦN CẤP CHO MỘT MẺ TRỘN
Trong xây dựng có nhiều mác bê tôn khác nhau, tuỳ thuộc vào thành phần cấp phối
và đặc tính của thành phần cấp phối đó. Ta đã chọn mác bê tông M300, đây là mác
bê tông phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam hiện nay, với thành phần cấp phối
như sau:
Đá ( 1 – 2 ) :
1571,3 (kg)
Cát ( 0,05 ) :
756,2 (kg)
Xi măng :
410
(kg)
Nước + phụ gia
246
(kg)
⇒ Vậy ta sẽ tính toán hệ thống cấp liệu trên cơ sở nhứng thông số của mác bê tông
M300.
2.1.2 THỜI GIAN CHU KỲ CHO MỘT MẺ TRỘN
Theo tính toán, thời gian chu kỳ cho một trộn là :
Tck = 64 (s)
2.1.3. TÍNH SỐ MẺ TRỘN VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT MẺ TRỘN
+) Số mẻ trộn trong 1 (giờ)
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
1 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
3600
3600
N = T = 64 = 56.25 , lấy số mẻ là 56 mẻ
ck
+) Dung tích của của mẻ trộn là :
G=
60 60
=
= 1,07 , lấy G = 1,1 (m3)
N 56
2.1.4. TÍNH KHỐI LƯỢNG THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CHO MÁC BÊ
TÔNG M300.
Đá ( 1÷2 )
1571,3 × 1,1 = 1728
(kg)
Cát ( < 0,05 )
756,2 × 1,1 = 832
(kg)
410 × 1,1 = 451
(kg)
Xi măng
Nước + phụ gia
246,1
× 1,1 = 271
(kg)
2.2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHỄU CẤP LIỆU
2.2.1. CHỌN HÌNH DÁNG VÀ KÍCH THƯỚC CỦA PHỄU.
– Trọng lượng của đá cát trong một mẻ cấp liệu là:
Mđc = 1728 + 832 = 2560
(kg)
– Thể tích của đá cát la:
Vđc =
1728 832
+
= 1,52
1600 1400
(m3)
Tham khảo những trạm trộn bê tông xi măng có năng xuất 60 m 3/h, các phễu có thể
tích xấp xỉ 20 m3.
Hình dáng và kích thước của phễu như sau:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
2 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
7960
2655
e
c
1600
Hình
2.1-
6°
°
72
62
°
2670
d
400
hình
dáng
và
kích
thước
Trong đó:
a
= 7960 mm
b
= 2655 mm
a1 = 1600 mm
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
3 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
phễu
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
b1 = 400 mm
α1 (góc nghiêng của bản phễu ngắn, qua tham khảo thực tế các trạm có
cùng năng suất α1 = 400)
từ đó ta tính được chiều cao phễu là H = 2670 (mm)
Các phễu trên thực tế có nghiêng 1 góc 6 0 so với phương thẳng đứng để thận lợi
cho việc cấp đá cát, do đó gọi α1, α2 là góc nghiêng của 2 bản phễu dài như (hình
vẽ). Tính α1, α2 của 2 vỏ phễu như sau:
Từ hình vẽ ta có:
c = H × tg60 = 2670 ×tg60 = 280
(mm)
b − b1
2655 − 400
d =
+c =
+ 280 = 1407 (mm)
2
2
b − b1
2655 − 400
e=
−c =
− 280 = 847 (mm)
2
2
Vậy có:
tgα1 =
2670
=3
847
tgα2 =
2670
= 1,897 ⇒ α2 = 62,210 ≈ 620
1407
⇒ α1 = 72,40 ≈ 740
Thể tích của phễu được tính như sau:
V=
h
[ a.b + (a + b)(a1 + b1 ) + a1.b1 ]
6
Thay số vào công thức trên ta tính được thể tích phễu có giá trị :
V=
2,67
[ 7,96.2,655 + (7,96 + 2,655)(1,6 + 0,4) + 1,6.0,4] = 19
6
(m3)
Thực tế ở các miệng phễu người ta đặt thêm các tấm chắn trên miệng phễu để có
thể chứa được nhiều vật liệu hơn. Do đó ta phải nhân thêm các hệ số điền đầy k =
1,1 ÷ 1,2 lấy k = 1,1. do vậy thể tích thực của phễu là:
V = 19 × 1,1 = 20,9 m
2.2.2. TÍNH TOÁN PHỄU:
– Cấu tạo các phần chính của phễu.
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
4 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
3
2
1
Hình 2.2- cấu tạo phễu
Trong đó: 1 – Vỏ phễu; 2 – Gân tăng cứng; 3 – Dầm đỡ phễu.
– Ở đây, vỏ phễu đựoc tính toán với sự tác động đồng thời của thanh chống,
mô men uốn và lực căng bổ sung trọng lượng của các hạt trong phễu. Các gờ
ngang được tính toán theo mô men uốn do áp lực của các hạt tác dụng theo phương
vách trong phạm vi cho phép của các đầu gờ. Còn dầm phễu được tính toán với
thẳng đứng do trọng lượng của các hạt chứa trong phễu và khối lượng của phễu.
Trong quá trình tính toán nếu đại lượng nào liên quan đến khối lượng riêng của vật
liệu thì ta lấy theo γ max là γ = 2000 (Kg/m3); còn nếu đại lượng nào liên quan đến
góc dốc tự nhiên của vật liệu thì ta lấy theo vật liệu có độ dốc ϕ max = 450 (góc chân
nón).
2.2.2.1 Tính bền phễu
*) vách phễu nghiêng 400
– chiều dài vách :
2
L=
7,96 − 1600
2
+ 2,67 = 4,15 (m) = 4150 (mm)
2
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
5 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Chọn số gờ cứng là 2
Vậy khoảng cách giữa các gờ là:
a2 =
l 4150
=
= 1380 (mm)
3
3
Biểu đồ áp lực vuông góc với vỏ phễu: (bên trái)
q3
z1=5/6.H
H
q3
q2
q2
1
q1
1
q1
Hình 2.3- biểu đồ áp lực tác dụng lên vỏ phễu (bên trái) và
tác dụng lên gân tăng cứng (bên phải)
Xét tiết diện 1- 1 cắt ngang phễu,cách đáy phễu 1 đoạn:
z=
5
5
× h = × 2670 = 2225 (mm) = 2,225 (m)
6
6
Các cạnh của hình chữ nhật theo tiết diện 1-1 là:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
6 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
b
a
Hình 2.4
1
6
a = 1600 + × ( 7960 − 1600) = 2660 (mm) = 2,66
(m)
1
6
b = 400 + × ( 2655 − 400) = 776 (mm) = 0,776 (m)
Theo tài lệu [ 4] trang (136-139) ta có áp lực tiêu chuẩn theo phương vuôg góc với
vỏ phễu tại tiết diện 1-1 là:
2
2
qtc = γ .z.(k.sin α + cos α )
(Kg/cm2)
trong đó:
+) γ : khối lượng trên một đơn vị thể tích hạt ( γ = 1 ÷4,2 lấy γ = 2
t/m3).
+) K : Tỉ số áp lực ngang trên vách và áp lực đứng trên vách.
ϕ
2
2
0
2
K = tg 45 − = tg 45 −
40 0
= 0,217
2
Thay vào biểu thức ta có:
qtc = 2×2,225×(0,217.sin2400 + cos2400) = 3 (T/m2)= 0,3 (Kg/cm2)
Áp lực tính toán theo phương vưông góc với vỏ phễu
q = n.qtc (n là hệ số vượt tải, lấy n = 1,2)
Thay vào ta có:
q = 1,2.0,3 = 0,36 (Kg/cm2)
Sơ bộ lấy chiều dày vỏ: δ = 8
(mm) = 0,8 (cm)
⇒ Tham số v để xác định các hệ số u,x, ϕ được tính theo công thức.
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
7 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
4
4
37
δ
37 100.0,8
= 11,6
v = .100. =
l1
0,36 138
q
Tra trong (bảng 42) tài liệu [ 4] ta tìm được : u = 5 , χ = 0,079
- Thể tích của hạt gây nên ứng suất kéo bổ sung trong vỏ (tại bản đang xét)
V1 = F1 .z.
Trong đó:
⇒
(
H +h−z
. F1 + F0 + F1 .F0
3
)
F0, F1 lần lượt là diện tích tiết diện ngang của 2 đáy phễu, trong đó:
+) F1 = 0,776 × 2,66 = 2,06
(m3)
+) F0 = 0,4 × 1,6
(m3)
V1=2,06×2,225×
= 0,64
2,67 − 2,225
× (2,06 + 0,64 + 2,06 × 0,64 ) = 2,62 (m3).
3
- Tổng chiều dài miệng trên của mặt cắt phễu đang xét là:
∑l
= 2.(2,66 + 0,776) = 6,872
(m)
- Ứng suất ở vỏ :
σ = σ N +σM +σQ
+) Trong đó:
σ N : ứng suất nén do tác dụng của thanh chống
δ
σ N = 77. u2.(100. )2
a
1
σ M : ứng suất do tác dụng của mô men uốn
2
a
σ M = 0,75.q. 1 × χ
δ
σ Q : ứng suất bổ sung trong vỏ:
σ Q = 1,2.
γ .V1
×sin α
δ .∑ l
( ∑ l : là chu vi tiết diện ngang của vỏ)
Thay số có:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
8 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
2
2
σ
2000 × 2,62
138
100 × 0,8
× sin 40 0 = 1290
× 0,079 + 1,2 ×
+ 0,75 × 0,36 ×
= 77 × 5 ×
0,8 × 687,2
138
0,8
2
(Kg/cm2) = 129 (Mpa)
- Chọn thép CT3 có [ σ ] = 206
Vậy
Mpa
σ < [ σ ] ⇒ vỏ đủ bền.
-) Kiểm Tra độ võng:
Tham số Vtc để xác định ψ:
Vtc =
37 100 × δ
×
qtc a1
4
4
37 100 × 0,8
=
×
= 13,9
0,3 138
Tra bảng (42) tai liệu [9] ta có:
ψ = 0,088
Độ võng của phễ1u được tính theo công thức trang 39 tài liệu [9] như sau:
4
4
138
a
× 0,088 = 1,26 (cm)
f = 6,77×qtc×δ× 1 ×ψ = 6,77 × 0,3 × 0,8 ×
100 × δ
100 × 0,8
So sánh tỷ số:
f 1,26 f 1 f
=
<
=
(
độ võng cho phép của vỏ phễu).
l 138 l 50 l
Vậy phễu đảm bao yêu cầu vê độ võng.
*) Xét vách nghiêng α1 = 620.
Chiều dài của vách la:
l = H 2 + d 2 = 2,67 2 + 1,407 2 = 3 (m) = 300 (cm)
- Khi có 2 gờ tăng cứng trung gian thì khẩu độ của 1 bản la:
a2 =
l 3
= = 1 (m)
3 3
- Ta lấy bản dưới để tính toán vì qua biểu đồ ta thấy áp lực tác dụng vuông góc với
vỏ phễu thì bản dười chịu tác dụng của áp lực lớn hơn.
- Xét tiết diện (1-1) nằm ngang cách miệng phễu 1 đoạn z1
z1 =
5
× 2670 = 2225 (mm) = 2,225 (m)
6
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
9 Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Các cạnh của hình chữ nhật theo tiết diện (1-1) là:
1600 +
400 +
1
× 6360 = 2660 (mm) = 2,66 (m)
6
1
× 2255 = 776 (mm) = 0,776 (m)
6
- Áp lực tiêu chuẩn theo phương vuông góc với vỏ phễu được tính toán theo công
thức trang (139) tài liệu [9].
q’tc = δ×z×(k×sin2α + cos2α)
trong đó: k là tỷ số áp lực ngang trên vách và áp lực đứng trên vách
ϕ
62
2
0
2
0
K = tg 45 − = tg 45 − = 0,062
2
2
Thay vào biểu thức tính qtc ta có:
q’tc = 2×2,225×(0,062×sin262 + cos262) = 1,2 (T/m2) = 0,12 (Kg/cm2)
-Áp lực tính toán theo phương vuông góc với vỏ phễu:
q’ = n ×q’tc (n là hệ số vượt tải lấy n = 1,2)
thay vào ta có:
(Kg/cm2)
q’ = 1,2×q’tc = 1,2×0,12 = 0,14
- Sơ bộ lấy chiều dày vỏ δ = 8 (mm)
- ta có tham số v để xác định các hệ số u,χ,ψ.
4
4
37
δ
37
0,8
× 100 ×
= 105
v = ' × 100 × =
a1
0,14
100
q
Tra bảng 42 tài liệu [9] ta có: u = 2,5; χ = 0,268
- Thể tích của hạt gây lên ứng suất kéo bổ sung trong vỏ (tại bản đang xét) là:
V1 = F1 × z1 ×
(
H + h − z1
× F1 + F0 + F1 × F0
3
)
Trong đó: F0, F1 là diện tích tiết diện ngang của 2 đáy phễu:
F1 = 0,776 × 2,6 = 2,06 (m2)
F0 = 0,4 × 1,6
= 0,64
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
(m2)
10Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Thay số ta có:
V1 = 2,06 × 2,225 ×
(
)
2,67 − 2,225
× 2,06 + 0,64 + 2,06 + 0,64 = 2,62 (m3)
3
-Tổng chu vi tiết diện ngang Σ l :
Σ l = 2×(2,66 + 0,776) = 6,872 (m)
- Ứng suất ở vỏ : σ = σN + ΣM + σQ
Trong đó:
σ N : ứng suất nén do tác dụng của thanh chống
σ N = 77× u2×(100.
δ 2
)
a1
σ M : ứng suất do tác dụng của mô men uốn
2
a
σ M = 0,75×q’× 1 × χ
δ
σ Q : ứng suất bổ sung trong vỏ:
σ Q = 1,2.
γ .V1
×sin α
δ .∑ l
Thay số ta có:
2
2
2000 × 2,62
100
100 × 0,8
× sin 62 0 = 758
× 0,268 + 1,2 ×
σ = 77 × 2,5 ×
+ 0,75 × 0,14 ×
0,8 × 687
100
0,8
2
(Kg/cm2)
= 75,8 (Mpa)
- Chọn thép CT3 có [ σ ] = 206
Vậy
Mpa
σ < [ σ ] ⇒ vỏ đủ bền.
- Kiểm tra độ võng :
Tham số V để xác định ψ:
Vtc =
37 100 × δ
×
qtc a1
4
4
37 100 × 0,8
=
×
= 126,3
0,12 100
Tra bảng (42) tai liệu [9] ta có:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
11Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
ψ = 0,38
Độ võng của phễu được tính theo công thức trang 39 tài liệu [9] như sau:
4
4
100
a
× 0,38 = 0,6 (cm)
f = 6,77×q’tc×δ× 1 ×ψ = 6,77 × 0,12 × 0,8 ×
100 × δ
100 × 0,8
f
0,6 f 1 f
=
<
=
(
độ võng cho phép của vỏ phễu).
l 100 l 50 l
So sánh tỷ số:
Vậy phễu đảm bao yêu cầu vê độ võng.
2.2.2.2 Tính gờ cứng
Ta chọn gờ cứng ở mặt phễu rộng (góc nghiêng 640).
Xét gờ trên cùng. (vẽ hình vào nhé)
- Chiều dài của gờ:
l0 = 7960 -
2 7960 − 1600
×
= 5840 (mm)
3
2
- Khoảng cách từ gờ đến mép miệng:
z=
2,78
= 0,926 (m)
3
- Theo phân tích lực như trên ta thấy tải trọng tác dụng lên vỏ theo phương vuông
góc với vỏ sẽ được phân tích thành 2 thành phần: 1 thành phần tác dụng dọc theo
thành gờ, thành phần còn lại tác dụng theo mặt phễu. Ở đây gờ chịu tác dụng mô
men uốn do áp lực của các hạt tác dụng theo phương vuông góc với vách và lực
căng do phạm vi áp lực của các hạt tác dụng lên phần vách trong phạm vi các đầu
gờ.
(vẽ hình vào)
- Ta có áp lực tác dụng theo phương vuông góc với gờ:
z
1,85
qg = qtc × n × z = 1,2 × 0,1 × 2,317 = 0,096 (Kg/cm2) = 0,0096 Mpa
1
- Tải trọng tác dụng gờ theo phương vuông góc với vỏ
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
12Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
P = qg × a2 = 0,0096 × 1 = 0,0096 (Mn/m)
- Mô men uốn tác dụng lên gờ:
Mg =
P × l 0 0,0096 × 5,84 2
=
= 0,04 (M.m)
8
8
*) Xác định lực kéo trong gờ
- áp lực trên mặt tiếp giáp ở cao độ gờ:
z
1,85
q’ = q × z = 0,12 × 2,317 = 0,096
1
- chiều dài gờ thứ 2 ở mặt phễu nhỏ la:
lg = 2,665 -
2 2,665 − 400
×
= 1,9
3
2
(m)
- lực căng do áp lực của các hạt tác dụng lên phần vách trong phạm vi đầu gờ là:
lg
1
1,9
1
Ng = q’× a2 × 2 × sin α = 0,096 × 1 × 2 × sin 48 0 = 0,122 (Mn)
1
Chọn thép CT3 ký hiệu L80×80×7 có các thong số sau:
F = 10,8 cm2 ; Jx = Jy = 119 cm4 ; z0 = 2,23 cm
*) Kiểm nghiệm
-) kiểm tra ứng suất cho phép của gờ:
- mô men quán tính của gờ với trục x’-x’ (đi qua trọng tâm tiết diện và vuông góc
với vỏ phễu).
Jx’ = Jx × cos2α + Jy × sin2α – Jxy × sin2α
Với
Jx = Jy = 119 cm4;
Jxy = 0 ;
α = 450 ;
Vậy
Jx’ = Jx ×( cos2α + sin2α) = 119,4 cm3
- khoảng cách từ trọng tâm mặt cắt đến điểm xa nhất của gờ : (nghiên cứu lại)
2.2.2.3. Tính toán dầm phễu
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
13Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
a) định hình dáng và kích thước cho khung đỡ chính.
8715
2909
2656
1855
2670
500
7960
1845
°
73
3700
40°
62
°
4500
6°
400
400
200
1600
3554
2206
7107
Hình
2.7
–
Hình
dáng
và
kích
thước
phễu
*) Yêu cầu đối với khung chính:
Kết cấu khung đỡ chính phải đủ vững để có thể chị được các tải trọng sau :
- Trọng lượg bản thân của phễu chứa.
- Trọng lượng của vật liệu chứa đầy trong phễu.
- Trọng lượng của bản thân kết cấu khung đỡ chính.
*) Định sơ bộ hình dáng và kích thước cho khung đỡ chính:
Để phù hợp với hình dáng, kích thước và đặc điểm cấp liệu của máy bốc xúc cũng
như phễu chứa liệu đã được đã được thiết kế ở trên và qua tham khảo thực tế các
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
14Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
trạm có cùng năng suất ta định hình dáng và kích thước cho khung chính như hình
vẽ trên.
b) Tính toán kết cấu thép của khung.
*) Tính sơ bộ mặt cắt dầm.
*) Với dầm ngang đỡ phễu có kích thước 796 cm.
Các lực tác dụng vao dầm gồm có:
-)Trọng lượng bản thân phễu chứa
Qp = n × kd × (Qv + Qd)
Trong đó:
+) kd hệ số tải trọng động
+) Qd trọng lượng bản thân dầm (sơ bộ lấy Qd = 0)
+) Qv trọng lượng của vỏ phễu, được tính như sau:
Qv = γ1× δ × ΣF
với
(kg)
+) γ1 = 7800 (kg/m3) là khối lượng riêng của thép
+) δ = 0,008 (m) chiều dày tấm vỏ phễu.
+) F tổng diện tích bề mặt của phễu
Chiều dài vỏ phễu với góc nghiêng α2 = 720 là:
lα1 =
ΣF =
(H
2
)
+ e 2 = 2,67 2 + 0,847 2 = 2,8 (m)
(1,6 + 7,96) × 3 + (1,6 + 7,96) × 2,8 + 2 × ( 0,4 + 2,655) × 4,15 = 40,4
2
2
2
(m3)
Thay vào Qv ta có:
Qv = 7800×0,008×40,4 = 2521 (kg) = 25210 (N)
-) Trọng lượng của vật liệu đá cát chứa đầy trong phễu là:
Qvl = Vvl×γ2 = 20,9×2000 = 41800 (kg) = 418000 (N)
Vậy có tải trọng tác dụng lên 1 đơn vị chiều dài dầm la:
q=
( Qv + Qvl )
∑l
=
25210 + 418000
= 238 (N/cm)
2 × (710,7 + 220,6)
Sử dụng SAP 2000 để tính toán mô men và nội lực tác dụng lên dầm:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
15Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Ta có: biểu đồ mômen lực tác dụng lên dầm đỡ như hình vẽ trên
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
16Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Hình 2.8a – Biểu đồ mômen khi không kể đến tải bản thân của dầm.
Từ biểu đồ mômen (hinh 2.8a) ta thấy, mô men uốn lớn nhất là:
Mu = 2014143 (N.cm)
- Ứng suất uốn lớn nhất:
M
max
σ = W ≤ [σ] ([σ] = 16000 N/cm ứng suất uốn cho phép thép CT3)
x
ta có: Wx ≥
M max 2014143
=
= 95,9 (cm3)
[σ ]
21000
Chọn thép chữ [ số hiệu 18 có các thông số mặt cắt như sau:
+) Mô men chống uốn Wx = 152 (cm3)
+) Diện tích mặt cắt ngang: F = 23,4 cm2
+) h = 200 mm
+) b = 76 mm
+) d = 5,2 mm
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
17Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
+) t = 9 mm
+) Khối lượng trên 1 mét dài: g = 18,4 (kg/m)
*) Tính dầm bề rộng:
- Mô men uốn lớn nhất của dầm là: Mu = 1098531 (N.cm)
- Mô men chống uốn cần thiết:
Wx =
M u 1098531
=
= 52,3 (cm3)
[σ ] 21000
- Tính chọn mặt cắt, ta cũng chọn thep chữ [ số hiệu 18, có các thông số mặt cắt:
+) Mô mem chống uốn Wx = 152 (cm3)
+) Diện tích mặt cắt ngang F = 23,4 (m2)
*) Kiểm tra mặt cắt ( có kể đến tác dụng của trọng lượng bản thân dầm)
- Trọng lượng toàn bộ của dầm
G = 22,6×2×7,107 +21×2× 2,206 = 414 (kg)
Tải trọng tác dụng trên 1 đơn vị dài là:
q=
Qvl + Qv + Qd 418000 + 25210 + 4140
=
= 240 (N/cm2)
l
2
×
(
710
,
7
+
220
,
6
)
∑
Mô men uốn lớn nhất ứng với tải trọng q = 240 (N/cm2)xác định qua biểu đồ
mômen sau:
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
18Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Hình 2.8b – Biểu đồ mômen có kể đến tải bản thân dầm.
- Từ biểu đồ mô men của dầm đỡ ta thấy mô men uốn lớn nhất trên chiều dài và
chiều rộng của dầm là: (hình 2.8b)
Mu = 2031069 (N.cm)
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
19Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Mu = 1107762 (N.cm)
Suy ra ứng suất uốn xuất hiện trong dầm:
σ=
M u 2031069
=
= 13363 (N/cm2) < [σ] = 21000 (N/cm2)
Wx
152
σ=
M u 1107762
=
= 7288 (N/cm2) < [σ] = 21000 (N/cm2)
Wx
152
⇒ Vậy mặt cắt dầm đã chọn đảm bảo điều kiện bền.
*) kiểm tra điều kiện độ võng
- Từ kết quả tính SAP2000 ta cũng độ võng lớn nhất của dầm là:
f = 0.042 cm
So sánh kết quả:
f 0.042 f 1
=
<
=
, vậy dầm đảm độ võng.
l 355.4 l 50
2.2.2.4. Tính mặt cắt chân cột và các thanh rằng
a) tính chọn mặt cắt của chân.
Xem các cột là chịu nén đúng tâm.
-) Tải trọng tác dụng lên các cột bao gồm:
+) tải trọng của vật liệu chứa đầy trong phễu: Qvl = 418000 (N)
+) tải trọng của vỏ phễu: Qv = 25210 (N)
+) tải trọng bản thân của các dầm đỡ chính Qd : Qd = 4140 (N)
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
20Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Hình 2.9- biểu đồ lực dọc trục tác dụng lên chân đỡ.
- Từ biểu đồ lực dọc trục và biểu đồ mô men ta thấy, chân cột vừa chị uốn vừa chịu
nén, với:
Mu max = 2030434 (N.cm)
N = 45977 (N)
Ứng suất trong chân cột:
M umax N
+ ≤ [σ ] ( [σ ] = 2100 daN/cm2 – với thép CT3)
σ=
W
F
*) Chọn thép làm chân cột có dạng mặt cắt chữ [ , số hiệu 20, có các thông số của
mặt căt:
+) Diện tích mặt cắt, F = 23,4 cm2,
+) Mômen chống uốn Wx = 152 (cm3)
*) Kiểm tra.
Thay số:
σ=
M umax N
+ ≤ [σ ]
W
F
σ=
2030434 45977
+
= 15323 (N/cm2) < [σ ]
152
23,4
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
21Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
Vậy cột đảm bảo điều kiện bền
b) chọn các thanh giằng
*) Tính thanh rằng ngang:
- Thanh răng ngang chị lực dọc trục, giá trị của N = 69629 (N)
F≥
N
[σ ] , ( [σ] - ứng suất nén cho phép của thép CT3)
F≥
69629
= 3,32 cm2
21000
Suy ra chọn mặt cắt các thanh giằng là mặt cắt thép chữ [ số hiệu 14, có các thông
số mắt cắt:
+) Diện tích mặt cắt F = 15,6 (cm2)
+) h = 140 (mm)
+) b = 58 (mm)
+) d = 4,9 (mm)
+) t = 8,1 (mm)
+) Mô men chống uốn: Wx = 70,2 (cm3)
*) Tính thanh rằng xiên.
- Qua biểu đồ ta thấy, thanh xiên vừa chịu nén dọc trục vừa chịu uốn, với giá trị lực
dọc trục N = 80787,78 (N), mô men uốn Mu = 1195564 (N.cm)
Ứng suất trong thanh xiên:
M umax N
+ ≤ [σ ] ( [σ ] = 2100 daN/cm2 – với thép CT3)
σ=
W
F
*) Chọn thép làm thanh rằng xiên có dạng mặt cắt chữ [ , số hiệu 16, có các thông
số của mặt căt:
+) Diện tích mặt cắt F = 18,1 (cm2)
+) h = 160 (mm)
+) b = 64 (mm)
+) d = 5 (mm)
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
22Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
+) t = 8,4 (mm)
+) Mô men chống uốn: Wx = 93,4 (cm3)
*) Kiểm tra.
Thay số:
σ=
M umax N
+ ≤ [σ ]
W
F
σ=
1195564 80787,78
+
= 15605 (N/cm2) < [σ ] = 21000 (N/cm2)
93,4
28,8
Vậy thanh đảm bảo điều kiện bền.
2.3. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XE KIP
2.3.1 Xác định công suất động cơ dẫn động xe kíp
Quá trình vận chuyển cốt liệu của xe kíp được chia làm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: xe kíp đứng ở vị trí cửa xả của phễu, nhận cốt liệu đá cát và
bắt đầu được keo lên.
- Giai đoạn 2: xe kíp được kéo lên day nghiêng 60 0 để xả cốt liệu vào buồng
trộn.
- Giai đoạn 3: khi xe kíp bắt đầu xả côt liệu vào buồng trộn.
Công suất tĩnh cần thiết để kéo xe kíp lên được tính theo công thức (3.60- [2]):
F ×v
Nt = 60 × 1000 × a × η × β
(kW)
(1)
Trong đó:
- F: lực kéo xe kíp đi lên (N)
- Nt: công suất tĩnh cần thiết (kW)
- v: vận tốc di chuyển của xe kíp (m/ph) tham khảo các trạm có cùng năng
suất v = 18,5 (m/ph).
- β: góc kéo cáp.
- η: hiệu suất của bộ truyền và cơ cấu di chuyển.
- a: bội suất cáp (a = 2).
-) Wt: tổng lực cản tĩnh khi xe kip di chuyển ổn định (N).
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
23Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
được tính theo công thức ( 3.43-[1]):
Wt = W1 + W2 + W4
Trong đó:
+) W1: lực cản do ma sát lăn và ma sát ở ổ trục, và được tính toán theo công thức
(5.48- [2]) như sau:
µ × d + 2× f
(kg)
D
W1 = k1×(G + Q) × cosα ×
(2)
Trong đó:
- G: trọng lượng của cốt liệu, (phần được nâng), N;
- Q: trọng lượng của xe kip (phần di chuyển), N;
- μ: là hệ số ma sát ổ trục quy về đường kính ngỗng trục; theo (bảng 3.8[1]), μ = 0,015
- f: hệ số cản lăn, mm; theo (bảng 3.7- [1]), f = 0,3
- d: đường kính ngỗng trục của bánh xe, mm;
- D: đường kính của bánh xe, mm;
- α: góc nghiêng của ray
+) W2: lực cản do độ dốc của ray, được tính toán theo công thức (5.49-[2]) như
sau:
W2 = (G + Q) × sinα (kg)
(3)
+) W4: lực cản do ma sát thành bên vào gờ ray;
W4 = (G + Q)×μ1×
h
(kg)
r
(4)
Với:
- μ1: là hệ số ma sát trượt của bánh xe trên ray, μ1 = 0,15- 0,2;
- h: khoảng cách từ điểm tiếp xúc thành bánh xe với ray đến điểm lăn của
bánh xe, cm;
- r: bán kính trung bình của bánh xe, cm;
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
24Líp: M¸y x©y dùng B - K45
§å ¸n tèt nghiÖp
TÝnh to¸n thiÕt kÕ tr¹m trén BTXM n¨ng suÊt 60m3/h
h
= 0,4 ÷ 0,7 , (chọn = 0,6);
r
theo số liệu kính nghiệm thì
*) Ta tính toán cho từng giai đoạn.
a) Giai đoạn 1: (xe kíp ở vị trí nhận cốt liệu).
60
°
(hình vẽ)
F1
F
L1
W
1
W
2
45
°
L2
10°
(G+Q)
Hình
2.10-
SV: NguyÔn Xu©n Thanh
xe
kíp
ở
giai
đoạn
nhận
cốt
25Líp: M¸y x©y dùng B - K45
liệu
