Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng suất N = 30h (Thuyết minh+bản vẽ)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Lời nói đầu
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá. Do vậy
công tác xây dựng cơ sơ hạ tầng, các công trình xây dựng cơ bản đã và đang
được nhà nước đầu tư xây dựng rất lớn như: cầu đường, xây dựng nhà cửa …
Các công trình lớn đã góp phần làm bộ mặt đất nước thay đổi, để đất
nước có thể vươn ra thế giới. Để đáp ứng nhu cầu đó tại các trường Đại học
đào tạo ra các kỹ sư, đảm nhận công việc thiết kế, thi công các công trình lớn
của đất nước.
Muốn công tác bê tông hoá được đẩy mạnh và phát triển không ngừng
thì phải có máy móc chuyên dùng. Một trong những thiết bò không thể thiếu
được trong công tác sản xuất bê tông xi măng đó là trạm trộn bê tông xi
măng.
Hiện nay nước ta đang sử dụng nhiều loại trạm trộn bê tông khác
nhau, sản xuất trong nước có, ngoài nước có. Với các trạm trộn đang sử dụng,
chúng đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Trạm trộn bê tông xi măng của
nước ngoài sử dụng tương đối tốt tại điều kiện khí hậu, đòa hình Việt Nam,
nhưng giá thành cao. Trạm trộn bê tông xi măng của Việt Nam giá thành phù
hợp nhưng chất lượng còn thấp.
Để khắc phục một số khuyết điểm của mình, như vậy thực trạng đặt ra
cho chúng ta một vấn đề, thiết kế trạm trộn bê tông xi măng có mức độ hiện
đại cao và giá thành phù hợpvới điều kiện thực tế của nước ta hiện nay. Nhằm
mục đích giảm nguồn chi phí ngoại tệ trong nước và đẩy mạnh sự phát triển
ngành cơ khí chuyên dùng Việt Nam nói chung.
Với nhiệm vụ: Tính toán thiết kế trạm trộn bê tông xi măng năng
suất N = 30/h.
Trong quá trình tính toán, đã được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo bộ

môn máy Xây Dựng, Trường ĐH Giao Thông Vận tải đã giúp em hoàn thành
đề tài này. Đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo:T.S Nguyễn Văn
Vònh, K.S Nguyễn Quang Minh. Tuy nhiên, với thời gian và trình độ có hạn
nên không thể tránh được những sai sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy
cô, các nhà chuyên môn và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 1 tháng 5 năm 2004.
Sinh viên thực hiện:

Vũ Duy Hải
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GẦU CÀO
I.1. Phương án cấp liệu bằng gầu cào:
Ở phương án này, thay vì phải có phễu chứa cốt liệu, cốt liệu sẽ được
tập kết trên bãi chứa với các ngăn chia cát đá riêng biệt. Cốt liệu sẽ được gầu
cào vun đống đưa đến các phễu đònh lượng nhờ hệ thống máng rung. Sau khi
đònh lượng phễu sẽ xả cát đá xuống xe Skip phía dưới.
Ưu điểm:

+ Thiết bò đơn giản, dễ chế tạo
+ Năng xuất cao
+ Hoạt động độc lập, hiệu quả
Nhược điểm:
+ Đòi hỏi phải có mặt bằng rộng
I.2 . Giới thiệu chung về hệ gầu cào:
Hệ gầu cào gồm có cần, gầu cào, ca bin, nguồn động lực. Tất cả được đặt
trên khung giá đỡ, người điều khiển sẽ ngồi trên ca bin điều khiển để gầu vun
vật liệu. Tham khảo một số trạm ngoài thực tế. Ta sơ bộ chọn hệ cấp liệu gầu
cào với các thông số như sau:
- Cần của gầu cào dài khoảng 10 m kết cấu gồm hai bản thép chữ [ hàn
ghép lại với nhau như hình vẽ
- Dung tích của gầu cào 0,2 (m3)

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

- Cần được neo nghiêng một góc 15 o nhờ hệ thống cáp neo ở 2 vò trí giữa
cần và đỉnh cần.

Hình 1: Mặt cắt cần.

- Hệ thống gầu cào được đặt trên khung thép có chiều cao khoảng 6 ÷7
(m)
I.3.Tính toán chọn hình dáng, kích thước gầu cào:
Hình dáng, kích thước gầu được tính trên cơ sở năng suất thiết kế của
trạm tức là tuỳ thuộc vào lượng cát đá cần thiết cung cấp cho trạm.
Qua khảo sát thực tế một số trạm có cùng công suất ta sơ bộ chọn hình
dáng, kích thước của gầu cào như hình vẽ sau (hình vẽ 2).

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Theo tính toán thể tích cát đá cho một mẻ trộn là:
V1 mẻ =0.532 m3
Và năng suất của trạm là 30m3/h. Dung tích của một mẻ trộn la ø0.8m 3
Số mẻ của trạm trong một giờ là 45m3
Như vậy để cung cấp đầy đủ cát đá cho trạm thì yêu cầu gầu phải có
năng suất tối thiểu:
Ng.c min = 45 . 0,532 = 23,94 (m3/h)
Năng suất sử dụng của gầu cào được tính như năng suất của máy xúc 1
gầu. Theo công thức (6-26) -Tài liệu [1] ta có:
G = Qk.Kt.Kq
= 60. n0

Kd
.Kck . Kt . KQ (m3/h)
K tx

Trong đó:
+ q: là dung tích hình học của gầu tính ở trên
+ n0: số chu kì làm việc lý thuyết trong 1 giờ chọn bảng 6-5 tài
liệu (1) ta có n0 = 3,2
+ K1: hệ số sử dụng máy theo thời gian lấy K1 = 0,8
+ KQ: hệ số sử dụng theo năng suất lấy = 0,81
+ Kck: hệ số kể đến ảnh hưởng của thời gian 1 chu kỳ chọn theo
bảng 6-6 tài liệu (1) lấy Kck = 0,9
+ Kd: hệ số làm đầy gầu chọn theo bảng 6-7 tài liệu (1) K d = 1,2
+ Ktx: hệ số tơi xốp của cốt liệu chọn K tx = 1 theo bảng 1.5 – Tài
liệu (2)
Khi đó ta xác đònh được năng suất của gầu cào thiết kế.
Q = 60 . 0,2 . 3,2 .

1,2
. 0,9 . 0,8 . 0,81 ≈ 26,87 (m3/h)
1

Như vậy với dung tích gầu cào đã chọn, đảm bảo việc cung cấp cát đá
cho trạm làm việc đạt được năng suất thiết kế.
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

I.4. Xác đònh lực tác dụng lên gầu cào khi cào vật liệu:
Việc tính lực tác dụng lên gầu cào được xác đònh như tính lực của cơ cấu
gầu quăng. Theo tài liệu (2) ta có sơ đồ lực tác dụng lên gầu.

α

α
α

PO1
PO2

Hình 6: Sơ đồ lực tác dụng lên gầu cào
Góc α lấy = 500
Theo công thức (2.6) và (2.7) tài liệu (2) ta có:
P01max = G .

C 2 .cos α + C1 . sin α
C 3 − C1

P02max = G.cosα
Rmax =

C 3 .P01 max − G.C 2 . cos α

C1

G: là khối lượng gầu và vật liệu
G = Ggầu + Gcắt đá = (36 + 0,2 . 2000). 9,81 = 4267 (N)
C3 lấy ≈ 100 mm, C2 lấy ≈ 300 mm
C1 lấy ≈ 20 mm
Thay vào tính ta được:
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

P01max

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

300..cos 50 0 + 20. sin 50 0
= 4267 .
= 11100 (N) = 1110 (KG)
100 − 20

P02max = 4267. cos50 0 = 274,27 (KG)

Rmax =

11100.100 − 4267.300. cos 50 0

= 14358,3 (N) = 1435,83 (KG)
20

I.5. Tính toán cần gầu cào:
I.5.1. Sơ đồ mắc cáp của cơ cấu gầu cào

Hình : Sơ đồ mắc cáp của gầu cào
Ở đây tang tời được thiết kế dạng tang kép, 2 đầu cáp được mắc ngược
để khi kéo gầu thì 1 đầu cáp quận vào còn đầu kia tở ra.
1.5.2. Tải trọng tác dụng lên cần:

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Các tải trọng tác dụng lên cần bao gồm: trọng lượng bản thân của kết
cấu, trọng lượng vật nâng, tải trọng gió, lực quán tính và lực căng cáp nâng
hàng.
1.5.2.1. Trọng lượng bản thân của kết cấu G t :
Ở đây cần nhỏ, sơ bộ ta chọn cầu là 2 bản thép chữ [ ghép lại với nhau
⇒ trọng lượng cần coi như đặt ở giữa cần.
G = q . Lc
q: là trọng lượng của cần trên 1m dài. Với thép [ 16 ta tra bảng 4 tài

liệu (1) ta được khối lượng 1m dài của thép [ 16 = 12, 3 (kg)

θ

β

α

Hình 8: Sơ đồ lực tác dụng lên cần
⇒ q = 2 . 12,31 = 24,6 (KG/m)
⇒ Trọng lượng của cả cần
G = 24,6 . 10 = 246 (KG)
Trọng lượng tính toán: Gt = G . α1
ψ1: hệ số lực động lấy ψ = 1,2 Tài liệu (1)
⇒ Gt = 246 . 1,2 = 295,2 (KG)
I.5.2.2. Tải trọng vật nâng:
Ơ Ûđây khi gầu đang cào vật liệu thì 1 đầu cáp vào tang căng còn cáp kia
trùng
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

( cáp qua puli đầu cần) ⇒ khi đó cần không chòu tải trọng của vật.

Khi gầu được quăng ra thì cáp qua puli đầu cần căng còn cáp đầu kia
trùng lại. Lúc này cần sẽ chòu tác dụng của tải trọng gầu nhưng gầu không có
vật liệu. Sơ bộ chọn gầu có khối lượng = 50 (KG)
P1 = 50 . 0,1 = 50 (KG)
I.5.2.3.Tải trọng gió:
Pg = W1+ W2
W1, W2: tải trọng gió tác dụng lên các diện tích chòu gió của cần và vật.
Theo tài liệu (1) ta có:
W = K0 . q . Fg
K0: là hệ số cản khí động học: + với cần lấy K0 = 1,4
+ với gầu lấy K0 = 1,2
q: là áp lực gió trên 1 đơn vò diện tích, tra bảng 6-3 tài liệu (1) chọn q =
25(KG/m2)
Fg: diện tích chòu gió tính toán
+ Với cần F1 = 0,14 .10 = 1,4 (m2)
+ Với gầu F2 = 0,2 m2
Thay vào ta được:
W1 = 1,4 . 1,4 . 25 =49(KG).
W2 = 1,2 . 0,2 .25 = 6 (KG)
⇒ Pg = W1 + W2 = 49 + 6 = 55 (kG)
I.5.2.4. Lực quán tính ngang:
+ Lực quán tính ngang do trọng lượng kết cấu xuất hiện khi đóng mở
máy.
Glng = 0,1 . Gt

Công thức (6-9) - Tài liệu (1)

= 0,1 . 295,2 = 29,52 (KG)
+ Lực quán tính ngang do tải trọng:
Png = 0,1 . Pg = 0,1 . 50 =5 (KG)

I.5.2.5. Lực căng trong dây cáp treo vật:
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Q
Pt
Sv = a.η =
a.η p
p

Công thức (5-4)- Tài liệu (3)

a: bội suất palăng lấy = 1
ηp : hiệu suất palăng lấy = 0,8
⇒ Sv =

50
= 662,5 (KG)
1.0,8

I.5.2.6. Lực căng của cáp treo cần:

θ

β

α

RAx

RAy

Hình 9: Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên cần
Khảo sát thực tế do trạm có năng suất tương tự ta có:
m= 1,7 (m)

β = 100

n= 1,76 (m)

θ = 200

Xét cân bằng chốt A
∑ MA = 0 ⇔ Gt.

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

Lc
. cos150 + Pt. Lc . cos150- Sc . m – Sc. n = 0
2

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Gt.

⇒ Sc =

=

Lc
. cos15 0 + Pt .Lc . cos15 0
2
m+n

295,2.

10
. cos15 0 + 50.10. cos15 0
2
= 551,64 (KG)
1,7 + 1,76

I.5.2.3. Phản lực tại chốt cầu:
Xét cân bằng lực theo phương y
Σy = 0

⇔ RAy - Gt - Pt - Sc . sin ( 200 _ 150) + Sc sin ( 150 – 100 ) – Sv sin150 = 0
⇒ RAy = Gt + Pt + Sv . sin 150
= 295,2 + 50 + 62,5 . sin150 = 361,37 (KG)
∑x = 0 ⇔ RAx - Sc . cos (200 – 150) – Sc cos ( 100 -150) – Sv cosl150= 0
Xét cân bằng lực theo phương x:
⇒ RAx = 2Sc . cos 50 + Sv . cos 150
= 2 . 551,64 . cos150 + 62,5 . sin 150 = 1115,26 (KG)
⇒ Phản lực lên cần
R=

2
2
R Ax
+ R Ay

=

1115,26 2 + 361,37 2 = 1172,35 (KG)

I.5.3. Nội lực của tại trọng tác dụng lên cần:
Khi tính nội lực cần trong mặt phẳng thẳng đứng ta coi dàn như một
dầm giản đơn tựa lên 2 gối tựa như hình vẽ:
Các phản lực tại gối:
RAx = 1115,26(KG)

Sc = 551,64(KG)

RAy = 361,37 (KG)

Sv = 62,5(KG)

Pt = 50(KG)
q = 24,6(kg/m)

RAx

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

RAy

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Hình 10: Sơ đồ tính nội lực
a. Lực cắt:
+ Xét đoạn AC:
Q = RAy . cos150 - RAx . sin150 - qx
- Tại A:

QA = 60,4(kg)

- Tại C:

QC = -62,59(kg)

+ Xét đoạn CB:
Q=Pđ . cos 150- Sc .sin100 + qx
- Tại B: QB = -47,5 (kG)
- Tại C: Qc = 75,5 (kG)
b. Lực dọc trục:
+ Đoạn AC:
N = -RAx . cos150 – RAy . sin150 + Sv
Q = -1108,28 (kG)
+ Đoạn BC:
N = -RAx. cos 150 – RAy . sin150 Sc + cos200 + Sv
= -589,9 (kG)
c. Mômen uốn Mx:
+ Đoạn AC:
Mx = RAy . cos150 . x – RAx . sin150 . x – q . (x2/2)
- Tại A: x = 0 ⇒ Mx = 0
- Tại C: x = 5 ⇒ Mx = -5,47 (KG.m)
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

+ Xét đọan CB:
x

M x = -Pt . cos150 . x + Sc . sin100 .x – q(x2/2).
- Tại B: Mx = 0
- Tại C: Mx = -70,03 (kG.m)
d. Mô men uốn do tác dụng các lực theo phương ngang:
Tính phản lực: ∑x = 0 ⇒ MA = 0
ng

∑y = 0 ⇒ VA = Wgl + Wq2 + P qt

= 49 + 6 + 29,52 + 5 = 89,52 (KG)
ng

∑MA = 0 ⇒ MA = ( Wgl + P qt ) 5 + Wg2 . 10
= 477,6 (KG.m)
TạiB: MB = 0
TạiC: MC = MA - VA.X = 30 (KG.m)
Sau khi xác đònh các giá trò MX, MY, Q, N ta vẽ được biểu đồ nội lực như
hình vẽ:

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

RAx

RAy

HA
VA

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

I.5.4. Tính chọn mặt cắt kết cấu cần:
Sau khi xác đònh được nội lực trong cần, ta sử dụng lý thuyết tính toán
cột tài liệu (1) để xác đònh mặt cắt của cần cho phù hợp.
Sơ bộ chọn hình thức kết cấu cần dạng hộp kín được ghép bằng 2 dầm
thép chữ [ với nhau bằng liên kết hàn.
Ở đây cần chòu lực không lớn nên ta chọn hình thức hộp này để kết cấu
gọn nhẹ, hình dáng đẹp và ổn đònh.
I.5.4.1. Xác đònh kích thước cơ bản của mặt cắt cần
Mặt cắt của cần được chọn theo điều kiện ổn đònh. Diện tích cần thiết
mặt cắt cần Fct được xác đònh theo công thức:
Fct =

N
ϕ [σ ]

(Công thức (4 - 4) – Tài liệu(1))

Với N nội lực tính toán của cần với lực nén lớn nhất:
Nmax = 1198,28 (KG)
[σ]: ứng suất nén cho phép của thép làm cần
[σ] =

σ ch
[ n]

Chọn thép cán CT3 làm cần có σch =250 N/mm2 = 25(KG/mm2) hệ số an
toàn cho phép [n] = 1,6
[σ] =

25
= 15,625 (KG/mm2)
1,6

ϕ: hệ số uốn dọc chonï theo độ mảnh λ
Giả đònh độ mảnh λ = 120 tra phụ lục 2 – Tài liệu (1) chọn ϕ = 0,45
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Thay vào ta tính được:
Fct =

1108,28
= 157,62 (mm2)
0,45.15,625

Bán kính quán tính cần thiết:
rct =

l0
λ

l0: chiều dài tính toán của cần: l0 = M0 .l
l0 = 0,7.l = 0,7 .10 = 7 (m)
⇒ rct =

7
= 0,0583
120

Khi đó các kích thước cần thiết của mặt cắt cột:
hct =

rct

αx

bct =

rct
αy

αx, αy: các hệ số tra bảng 4-1 – tài liệu (1) ta được:
αx = 0,38
αy = 0,44
Ta xác đònh được kích thước cần thiết của mặt cần
hct =

0,0583
= 0,153 (m)
0,38

bct =

0,0583
= 0,1325 (m)
0,44

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Từ kích thước cần thiết ta chọn thép [ 16 có:
h = 160 (mm), b = 2b’ = 2.64 = 128 (mm)
Tổng diện tích mặt cắt:
F = r.F’ = 2.1810 (mm2) = 3620 (mm2)
I.5.4..2.Kiểm tra độ bền của mặt cắt cần:
Từ mặt cắt gồm 2 bản thép chữ [ 16 ghép lại ta tính được các bán kính
quán tính rx, ry
rx = αx.h = 0,38.160 = 60,8 (mm)
ry = αy.b = 0,44. 128 = 56,32 (mm)
⇒ độ mảnh λx, λy tương ứng:
λx =

l0
7000
=
= 115(mm)
rx
60,8

λy =

l0
7000
=
= 124(mm)
ry

56,32

Tra bảng phụ lục 2 – tài liệu (1) ta có:
λx = 115(mm) ⇒ ϕ = 0,49
λy = 124(mm) ⇒ ϕ = 0,425
⇒ ϕmin = 0,425
- Kiểm tra mặt cắt cầu theo bền nén theo công thức:
σ=

N
[σ ]
ϕ min Fth ≤

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

(Tài liệu (1))

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Ta có:
σ=

1108,28

= 0,72 (KG/mm2) < [σ] = 15,625 (KG/mm2)
0,425.3620

⇒ Cần đảm bảo độ bền nén khi làm việc
- Kiểm tra cầu theo điều kiện chòu nén:
Theo công thức (3-4) – Tài liệu (1) ta có:

σn =

My
Mx
+
≤ [σn]
Wx
Wy

Trong đó:
Wx, Wy là mômen chống uốn theo phương x và y của mặt cắt cần:
b.h 2
128.160 2
Wx =
=
= 3276800(mm2) = 0,0032768 (m3)
6
6
Wy =

h.b 2 160.128 2
=
= 2621440 (mm2) = 0,00262144 (m3)

6
6

Từ biểu đồ nội lực ta thấy mc tại A chòu uốn nguy hiểm nhất theo 2 phương
x và y. Xét mặt cắt đó ta có:

σ=

My
Mx
0
477,6
+
=
+
Wx
Wy
0,003276800
0,002621440

= 182190 (KG/m2) = 0,18219 (KG/mm2) < [ σn ]
⇒ Cần đảm bảo đủ độ bền khi chòu uốn
I.5.5 Tính toán chốt cần
Chốt cần ở đây được tính toán dựa trên lý thuyết bền khi làm việc, chốt
sẽ chòu lực gây ra có thể bò cắt hoặc bò dập. Theo lý thuyết bền ta có:
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

τc =

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

P
< [ τ ]d
F
P
π .[τ ]

⇒d≤

Từ tính toán ở trên ta có: P = RA = 1172,35(KG).
Chọn thép chốt là CT3 ⇒ [τ]d = 0,4 σch = 0,4.250 = 100 (MPa) = 100
(KG/mm2)
Thay vào ta có:

d≥

1172,35
= 23 (mm)
10,3,14

Chọn chốt có: d = 30 (mm)
Kiểm tra điều kiện chòu dập:
σd =

F
≤ [ δ ]d
d .l

Trong đó:
l: chiều dài làm việc của chốt = 70 (mm)
[σd ]: ứng suất dập cho phép =

σd =

δch
2

1172,35
= 0,65 (KG/ mm2) < [ σ ]d
30.70

⇒ Chốt chọn thoả mãn.
Các chốt ở đầu puli ta cũng chọn d = 30 (mm) kiểm tra bền tương tự như
trên đều thoả mãn.

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Chọn đường kính ròng rọc theo tiêu chuan để đủ độ bền lâu cho cáp:
D0 20.d = 20.11,5 = 230 (mm)
Chọn D0 = 250 (mm)
I.6. Tính toán cáp neo cần và cáp nâng gầu:
Cáp được chọn trong trường hợp chòu lực lớn nhất
Theo tài liệu (3) ta có lực kéo cáp được xác đònh theo công thức:
Sd = Smax .n (CT 2-10 – Tài liệu (4))
Smax: lực kéo cáp lớn nhất
n: hệ số an toàn tra bảng 14 – tài liệu (4) chọn = 5.
Ở đây cáp được dùng để kéo gầu và quăng gầu. Theo tính toán ở trên ta
thấy cáp kéo gầu sẽ chòu lực lớn hơn ⇒ ta chọn cáp theo lực kéo gầu.
Để thuận lợi trong quá trình chế tạo ta chọn cáp quăng gầu theo cáp
kéo gầu.
Smax= 1090,225 (KG) = Rmax
⇒ Sd = 1090,225 = 5451,125 (KG)
Từ Sd chọn cáp theo bảng (1) tài liệu (4) ta chọn cáp loại
rK – P 6 × 19 = 144 ( OCT 2688 - 55)
Với: + Đường kính cáp dk = 11,5 (mm)
+ Đường kính sợi: - Lõi δ1= 0,95 (mm)
- Lõi 1: δ2 = 0,75 (mm)
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

- Lõi 2: δ3 = 0,65 (mm)
+ Diện tích tiết diện sợi F = 51,68 (mm2)
+ Trọng lượng 100m cáp = 48,22 (KG)
+ Giới hạn bền cho phép: [ σ ] = 160 (KG/mm2)

Cáp neo cần chòu lực kéo Sc = 551,64 (KG)
⇒ Lực kéo đứt cáp:
Sd = Sc . n = 551,64 .5 = 2758,2 (KG)
Tra bảng ta chọn cáp ΠK-P (6×19 = 114) có các thông số:
- Đường kính cáp: dk = 8,1 (mm)
- Đường kính sợi: + Lõi δ1= 0,6 (mm)
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

+ Lõi 1: δ2 = 0,55 (mm)
+ Lõi 2: δ3 = 0,45 (mm)
+ Diện tích tiết diện sợi = 26,18 (mm2)
+ Trọng lượng 100m cáp = 24,42 (KG)

+ Giới hạn bền cho phép: [ σ ] = 160 (KG/mm2)
I.7. Tính toán tang quấn cáp:
Ở đây khi gầu cào làm việc, nếu cáp kéo gầu quấn vào tang thì cáp
quăng gầu được tở ra và trùng lại, như vậy tang quấn cáp ở đây cần phải thiết
kế dạng kép nhưng 1 đầu quấn vào 1 đầu tở ra.
Chọn vật liệu chế tạo gang là sám CU15-32, dạng tang trơn. Đường
kính của tang được xác đònh:
Dt ≥ dk (e - 1)

(công thức 2 – 12 tài liệu (4))

Trong đó:
e: là hệ số thực nghiệm theo bảng 2 -4 tài liệu (4) lấy e = 20
dk: đường kính dây quấn trên tang = 11,5 (mm)
Thay vào ta được:
Dt ≥ 11,5(20 - 1) = 218,5 (mm)
Chọn đường kính tang Dt = 250 (mm)
Chiều dài toàn bộ của tang:
'

L’ = 2 L 0 + 2 L1 + 2 L2 + L3

(Công thức 2-14 – Tài liệu

(4))
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

21

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Với: L1: phần tang để kẹp đầu cáp
L2: phần tang để làm thành bên
L3: phần giữa tang không cắt rãnh

Với hệ gầu cào thiết kế có tầm với là 10 m. Khảo sát thực tế ta có chiều
dài hữu ích của cáp là: l = 20 (m)
⇒ Số vòng cáp làm việc trên tang:
Z0 =

l

π .( Dt + d c )

20.10 3
=
≈ 24 (vòng)
3,14(250 + 11,5)

Số vòng cáp toàn bộ trên tang:
Z = Z 0 + Z1
Z1: Số vòng thừa dự trữ không sử dụng đến lấy Z 1 = 2
⇒ Z = 24 + 2 = 26
⇒ Chiều dài có ích của tang:
2 L0 = s.z

s: bước cáp = dcáp = 11,5
⇒ 2L0 = 11,5.26 = 298 (mm)

SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

L1: Chiều dài kẹp cáp lấy = 4 dc = 4.11,5 = 46 (mm)
L2 = 10 (mm)
L3 = 20 (mm)
Thay vào ta được: L’ = 298 + 2.46 + 2. 10 + 20 = 420 (mm)
Chiều dày vỏ tang được xác đònh theo công thức kinh nghiệm:
δ = 0,02 . Dt + (8÷10) (mm)
Chọn δ = 0,02 . Dt + 8 = 0,02 . 250 + 8 = 13 (mm)
I.7.1. Kiểm tra đồ bền của tang:
Khi làm việc, thành tang bò nén, uốn và xoắn
Vì

L
420
=
<3
Dt

250

⇒ ứng suất uốn và nén sẽ không vượt quá 15% ứng suất nén
⇒ sức bền của tang được kiểm tra theo ứng suất nén (Tài liệu (4))
Ta có:
σ

n

=

k .ϕ .S max
(KG/mm2)
δ .t

(CT2 – 15 – Tài liệu (4))

k: hệ số phụ thuộc cáp quấn trên tang = 1
ϕ : hệ số làm giảm ứng suất ϕ = 0,8
+ Bước cáp = dc = 11,5 (mm)
Smax: Lực căng cáp lớn nhất = Rmax = 1090,225 (KG)
Thay các giá trò vào ta được:
σ

n

=

1.0,8.1090,225
= 5,834 (KG/mm2)

13.11,5

Gang CU15-32 là loại vật liệu có giới hạn bền nén σbn = 56,5 (KG/mm2)
Ứng suất nén cho phép của gang:
[σ] =

56,5
σ bn
=
= 11,3 (KG/mm2)
5
k

Vậy σ n < [σ]n
Như vậy tang tính toán ở trên đảm bảo đủ độ bền.
I.7.2. Tính toán kẹp cáp trên tang:
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

Ở nay ta sử dụng cặp đầu cáp = 3 tấm cặp bắt vít M15.
Lực tính toán S0 đối với cặp cáp được xác đònh:
S0 =

S max
(KG)
e fα

Công thức 2-16 (Tài liệu (4))
Trong đó:
f: hệ số ma sát giữa tang và cáp = 0,14
α: góc ôm của các vòng cáp dự trữ trên tang
α = 4. 1800 = 7200
Tra bảng 2-12 ta có efα = 6,59
⇒ S0 =

1090,225
= 165,44 (KG)
6,59

Khi đó các lực tác dụng lên vít:
+ Lực kéo: P =

165,44
S0
=
= 590,84 (KG)
2.0,14
2f

+ Lực uốn thân bulông:
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MĂNG 30 M3/GIỜ

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI

P0 = P.f = 590,84 . 0,14 = 82,72 (KG)
Kiểm tra độ bền của bulông kẹp cáp
Bulông bò kéo và bò uốn ⇒ theo công thức 2-17 (Tài liệu (4))
1,3P
P0 .l 0
2
σz = z.π .d 1 +
≤ [σ]
0,1.z.d13
4
z: số bulông kẹp cáp = 3
d1: đường kính trong của bulông = 12,5 (mm)
l0: tay đòn đặt lực P0 vào bulông = e/2 + dc = 5 + 11,5 = 16,5 (mm)
Thay vào ta được:
1,3.590,84
82,72.16,5
2
σz = 3.3,14.12,5 +
0,1.3.12,5 3
4
= 2,087 + 2,34 = 4,427 (KG/mm2)

Với bulông làm bằng thép CT3 thì [σ] = 7,5 ÷ 8,5 (KG/mm2)
⇒ σz < [σ]

Vậy bulông đảm bảo độ bền

I.8. Các bộ phận khác của tang:
I.8.1. Tính toán trục tang:
Ở đây tang được thiết kế dạng tang đơn nhưng khi làm việc thì chỉ có 1
đầu cáp làm việc, còn 1 đầu thả lỏng. Như vậy hợp lực tác dụng lên trục tang
chỉ tính cho trường hợp chòu lực lớn nhất tức là trường hợp kéo gầu đầu vật
liệu.
R = Smax = 1090,225 (KG)
Sơ đồ trục tang như hình vẽ.
Tải trọng tác dụng lên máy ở C và D bằng nhau và bằng:
Rc = R d =

R
= 545,1125 (KG)
2

Phản lực ở các gầu A, B
SINH VIÊN: VŨ DUY HẢI
LỚP: CGHK40

25