Trạm trộn bê tông xi măng 30m3.giờ (bản vẽ autocad)

TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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
định lượng nhờ hệ thống máng rung. Sau khi định lượng phễu sẽ xả cát đá xuống xe Skip phía
dưới.
Ưu điểm:
+ Thiết bị 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)
- Cần được neo nghiêng một góc 15 o nhờ hệ thống cáp neo ở 2 vị 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:
1

1


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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).

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 0.8m3
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

Kd
K tx
= 60. n0

.Kck . Kt . KQ (m3/h)

Trong đó:
+ q: là dung tích hình học của gầu tính ở trên

2

2


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

+ n0: số chu kì làm việc lý thuyết trong 1 giờ chọn bảng 6-5 tài liệu (1) ta có n 0 =
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
+ K ck: 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) Kd = 1,2
+ Ktx: hệ số tơi xốp của cốt liệu chọn Ktx = 1 theo bảng 1.5 – Tài liệu (2)
Khi đó ta xác định được năng suất của gầu cào thiết kế.

Q = 60 . 0,2 . 3,2 .

1,2
1

. 0,9 . 0,8 . 0,81 ≈ 26,87 (m3/h)

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

α

PO1

α

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:

3

3


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

C 2 .cos α + C1 . sin α
C 3 − C1
P01max = G .
P02max = G.cosα

C 3 .P01 max − G.C 2 . cos α
C1
Rmax =
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:

P01max = 4267 .

300..cos 50 0 + 20. sin 50 0
100 − 20

= 11100 (N) = 1110 (KG)

0

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

Rmax =

11100.100 − 4267.300. cos 50 0
20

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

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

4

4


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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:
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 Gt :
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)

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 đây khi gầu đang cào vật liệu thì 1 đầu cáp vào tang căng còn cáp kia trùng
5

5


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

( cáp qua puli đầu cần) ⇒ khi đó cần không chịu 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 chịu 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 chịu 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 vị diện tích, tra bảng 6-3 tài liệu (1) chọn q = 25(KG/m2)
Fg: diện tích chịu 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:

Pt
a.η p

Q
a.η p
Sv =

=

Công thức (5-4)- Tài liệu (3)

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

⇒ Sv =
6

50
1.0,8
= 662,5 (KG)
6


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

I.5.2.6. Lực căng của cáp treo cần:

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.
Gt.

⇒ Sc =

Lc
2

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

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

295,2.

10
. cos 15 0 + 50.10. cos 15 0
2
1,7 + 1,76

=

= 551,64 (KG)

I.5.2.3. Phản lực tại chốt cầu:
7

7


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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
2
2
R Ax

+ R Ay

R=

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

RAy

Hình 10: Sơ đồ tính nội lực

a. Lực cắt:
+ Xét đoạn AC:
8

8


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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)
+ Xét đọan CB:
x
x

M = -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
qt

∑y = 0 ⇒ VA = Wgl + Wq2 + P
= 49 + 6 + 29,52 + 5 = 89,52 (KG)
ng
qt

∑MA = 0 ⇒ MA = ( Wgl + P

) 5 + Wg2 . 10

= 477,6 (KG.m)

9

9


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

TạiB: MB = 0
TạiC: MC = MA - VA.X = 30 (KG.m)
Sau khi xác định các giá trị MX, MY, Q, N ta vẽ được biểu đồ nội lực như hình vẽ:

RAx

RAy

HA
VA

10

10


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

I.5.4. Tính chọn mặt cắt kết cấu cần:
Sau khi xác định được nội lực trong cần, ta sử dụng lý thuyết tính toán cột tài liệu (1)
để xác định 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 chịu lực không lớn nên ta chọn hình thức hộp này để kết cấu gọn nhẹ, hình
dáng đẹp và ổn định.
I.5.4.1. Xác định kích thước cơ bản của mặt cắt cần
Mặt cắt của cần được chọn theo điều kiện ổn định. Diện tích cần thiết mặt cắt cần F ct
được xác định 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
11

11


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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

[σ] =

ϕ: hệ số uốn dọc chon theo độ mảnh λ
Giả định độ mảnh λ = 120 tra phụ lục 2 – Tài liệu (1) chọn ϕ = 0,45
Thay vào ta tính được:
1108,28
0,45.15,625
= 157,62 (mm2)

Fct =

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
120

= 0,0583

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

rct
αx

hct =

12

12


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

rct
αy
bct =
αx, αy: các hệ số tra bảng 4-1 – tài liệu (1) ta được:
αx = 0,38
αy = 0,44
Ta xác định được kích thước cần thiết của mặt cần
0,0583
0,38
hct =

= 0,153 (m)
0,0583
0,44

bct =

= 0,1325 (m)

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 =

13

l0
rx

7000
60,8
=

= 115(mm)

13


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

λy =

l0
ry

7000
56,32
=

= 124(mm)

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
ϕ min Fth

≤

[σ ]

(Tài liệu (1))

Ta có:

σ=

1108,28
0,425.3620

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

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

σn =

My

Mx
Wx

Wy

+

≤ [σn]

Trong đó:
Wx, Wy là mômen chống uốn theo phương x và y của mặt cắt cần:

Wx =

14

b.h 2
6

=

128.160 2
6

= 3276800(mm2) = 0,0032768 (m3)

14


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

Wy =

h.b 2
6

=

160.128 2
6

= 2621440 (mm2) = 0,00262144 (m3)

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

σ=

My

Mx
Wx

0
0,003276800

Wy

+

=

477,6
0,002621440
+

= 182190 (KG/m2) = 0,18219 (KG/mm2) < [ σn ]
⇒ Cần đảm bảo đủ độ bền khi chịu 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 chịu lực gây
ra có thể bị cắt hoặc bị dập. Theo lý thuyết bền ta có:

τc =

P
F

< [ τ ]d
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:
1172,35
10,3,14

d≥

= 23 (mm)

Chọn chốt có: d = 30 (mm)
Kiểm tra điều kiện chịu dập:
15

15


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

σd =

F
d .l

≤ [ δ ]d

Trong đó:
l: chiều dài làm việc của chốt = 70 (mm)

[σd ]: ứng suất dập cho phép =

σd =

1172,35
30.70

δch
2

= 0,65 (KG/ mm2) < [ σ ]d

⇒ 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.
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 chịu lực lớn nhất
Theo tài liệu (3) ta có lực kéo cáp được xác định 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 chịu 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.

16

16


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

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)
- 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)

17

17


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

Cáp neo cần chịu 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)
+ 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 định:
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)
18

18


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

Chọn đường kính tang Dt = 250 (mm)

Chiều dài toàn bộ của tang:
'
0

L’ = 2 L + 2 L1 + 2 L2 + L3

(Công thức 2-14 – Tài liệu (4))

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:

20.10 3
3,14(250 + 11,5)

l

π .( Dt + d c )
Z0 =

=

≈ 24 (vòng)

Số vòng cáp toàn bộ trên tang:
Z = Z0 + Z1

Z1: Số vòng thừa dự trữ không sử dụng đến lấy Z1 = 2
⇒ Z = 24 + 2 = 26
⇒ Chiều dài có ích của tang:
2 L0 = s.z
19

19


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

s: bước cáp = dcáp = 11,5
⇒ 2L0 = 11,5.26 = 298 (mm)
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 định 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 bị nén, uốn và xoắn
L
Dt

Vì

=

420

250

<3

⇒ 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:

σn=

k .ϕ .S max
δ .t

(KG/mm2)

(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 trị vào ta được:

σn=

1.0,8.1090,225
13.11,5
= 5,834 (KG/mm2)

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] =

σ bn
k

=

56,5
5

= 11,3 (KG/mm2)

Vậy σ n < [σ]n
20

20


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

Như vậy tang tính toán ở trên đảm bảo đủ độ bền.
I.7.2. Tính toán kẹp cáp trên tang:
Ở nay ta sử dụng cặp đầu cáp = 3 tấm cặp bắt vít M15.
Lực tính toán S0 đối với cặp cáp được xác định:

S0 =

S max

e fα

(KG)

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
6,59
= 165,44 (KG)

Khi đó các lực tác dụng lên vít:
S0
2f

+ Lực kéo: P =

165,44
2.0,14
=

= 590,84 (KG)

+ Lực uốn thân bulông:

21

21


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

P0 = P.f = 590,84 . 0,14 = 82,72 (KG)
Kiểm tra độ bền của bulông kẹp cáp
Bulông bị kéo và bị uốn ⇒ theo công thức 2-17 (Tài liệu (4))

σz =

1,3P
z.π .d 12
4

P0 .l 0
0,1.z.d13
+

≤ [σ]

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:

σz =

1,3.590,84
3.3,14.12,5 2
4

82 ,72.16,5
0,1.3.12,5 3
+

= 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 chịu
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
2

= 545,1125 (KG)

Phản lực ở các gầu A, B
RA = RB = 545,1125 (KG)
Trục tang chịu uốn theo chu kỳ đối xứng và bị xoắn từ bộ truyền:

22

22


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ
C
U

M = RA . 100 = 545,1125 . 100 = 54511,25 (KG/mm)
D
U

M = RB . 100 = 545,1125 . 100 = 54511,25 (KG/mm)
Mômen xoắn trục tang:
dc
max

Mx = M

= 1,7 . Mdn = 1,7 . 9550.

= 1,7 . 9550 .

7,5
725

N
n

= 167,948 (N.m) = 16794,8(KGmm)

Xét tiết diện nguy hiểm tại C với d = 45 (mm) có khoét rãnh then b×h = 14×9 (mm) có
t = 5 (mm)
Mômen cản uốn, xoắn:

Wu = -

Wx =

bt (d − t ) 2
2d

π .d 3
16

-

=

3,14.453
32

bt (d − t ) 2
2d

=

-

14.5(45 − 5) 2
2.45

3,14.453
16

-

= 7697 (mm3)

14.5(45 − 5) 2
2.45

= 16638,8 (mm3)

⇒ Các ứng suất:

23

23


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

σmax =

MU
WU
=

MX
WX
Tmax =

54511,25
7697

= 7,082697 (KG/mm2)

16794,8
16638,8
=

= 1,009 (KG/mm2)

Hệ số chất lượng bề mặt β lấy = 1,2 (bảng 1-5 – tài liệu (4))
Hệ số kích thước tra bảng 7-4 – Tài liệu (5) với d = 45 (mm) lấy:
εσ = 0,83
εT = 0,71
Hệ số tập trung ứng suất với tiết diện trụ có rãnh then tra bảng 7-6 – Tài liệu (5) – lấy:
hσ = 1,8
hT = 1,65

Theo bảng 1 – Tài liệu (4) trục tuổi thọ bền chi tiết máy độ làm việc trung bình và sơ
đồ tải trọng như hình vẽ ta có số giờ làm việc tổng cộng:
T = 24 . 365 . 15 . hn . hng

= 24 .365 .15 .0,5 . 0,67 = 44000(h)
hn, hng: hệ số sử dụng trong ngày và trong năm ra bảng 1-1 – Tài liệu (4)
Mômen tương đương tác dụng lên trục

M U2 + 0,75M X2
Mtd =
24

54511,25 2 + 0,75.16794,8 2

=

= 57039,83 (KG/mm
24


TRẠM TRỘN BÊ TÔNG XI MĂNG 30 M3/GIỜ

Chọn vật liệu làm trục tang là thép 45 có:
σb = 610 (N/mm2)
σch = 430 (N/mm2)
σ

'
−1

= 250 (N/mm2)

⇒ ứng suất cho phép:

σ −' 1
[n].h

250
1,6.2

[σ ] =

= 78 (N/mm2) = 7,8 (KG/mm2)

=

 đường kính trục:
3

d≥

M td
0,1[σ ]

3

57039,83
0,1.7,8

=

= 41,82(mm)

Chọn trục có đường kính d = 45 (mm)

Kiểm tra trục tại diện A, B, C, D
Xét tiết diện C ứng suất lớn nhất.
Số chu kỳ làm việc tổng cộng:
Z0 = 60T . nt . 25%
= 60 . 44000 . 36,5 . 0,25 = 24,09.106
Số chu kỳ ứng với các tải trọng thay đổi:

z1 =

3
5

z0 =

z2 = z3 =

1
5

3
5

. 24,09.106 = 14,454.106

z0 = 4,848.106

⇒ Số chu kỳ làm việc tương đương của ứng suất uốn:

ztd = z1.

 Q1 
 
Q

8

+ z2.

 Q2

Q





8

+ z3.

 Q3 
 
Q

= 14,454 . 106 . 18 + 4,848 .106

1
 
2

8

8

+ 4,848

3
 
 10 

8

.106

= 15,666 .106 = 1,5666 . 107
⇒ Giới hạn mỏi tính toán theo uốn:
25

25