TỔNG HỢP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐĂNG TẠP CHÍ ĐẠI HỌC

Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

ÁP DỤNG THUẬT TOÁN HYBRID THIẾT KẾ TMD
CHỐNG ĐỘNG ĐẤT
(1)

Đỗ Thị Ngọc Tam(1)
Trường Đại học Thủ Dầu Một

Ngày nhận 29/12/2016; Chấp nhận đăng 29/01/2017; Email:
Tóm tắt
Báo cáo này nghiên cứu khả năng ứng dụng thuật toán Hybrid vào thiết kế TMD cho nhà
cao tầng chống tác nhân động đất. Dựa vào đặc điểm phổ năng lượng động đất thường có dạng
dải hẹp, bài báo đã đề xuất cách tính toán để lựa chọn các thông số cơ học ban đầu TMD hợp
lý gần với nghiệm tối ưu của bài toán. Các ví dụ số trong báo cáo được tính toán, phân tích
bằng ngôn ngữ lập trình Matlab và kết quả tính toán cho thấy tham số TMD thiết kế theo thuật
toán này cho khả năng giảm chấn cho nhà lớn (>30%).
Từ khóa: TMD, động đất, thuật toán Hybrid
Abstract
APPLICATION OF HYDRID ALGORITHM TO DESIGN OF TMD UNDER
SIESMIC EXCITATIONS
This work aims to study the application of Hydrid algorithm to the design of Tuned Mass
Damper (TMD) for highrise buildings subjected to seismic excitations. Base on seismic
spectrum which is generally narrow, the author proposes an algorithm to choose reasonable
first parameters of TMD, which are close to the optimal solution. Numerical examples
presented in this work are calculated using Matlab programming language. The results show
that TMD parameters calculated with the proposed method effectively give rise to high
damping capacity of buildings, which is greater than 30%.
1. Giới thiệu

Thiết kế kháng chấn đã và đang rất được nhiều người quan tâm đối với các công trình cao
tầng. Trong suốt thế kỷ qua, nhiều thiết bị kháng chấn được nghiên cứu và sử dụng như hệ điều
chỉnh khối lượng (TMD), hệ đàn nhớt, hệ chất lỏng, hệ ma sát, hệ con lắc [1]. Hệ điều chỉnh khối
lượng (TMD) với nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, ít tốn chi phí bảo trì, dễ lắp đặt, ứng dụng được
cho hầu hết các loại công trình và có thể bảo vệ công trình tốt khi có động đất xảy ra.
Trong những năm gần đây, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu tối ưu những tham số thiết
kế tối ưu TMD và đạt dược kết quả đáng kể trong lĩnh vực này như Sadek [2], Joshi và Jangid [3],
hadi và Ariadi [4], Chen và Wu [5]. Những nghiên cứu này thực hiện trên kết cấu hệ một bậc tự
do và nhiều bậc tự do dưới tác nhân động đất, với nhiều thuật toán khác nhau. Ở đây tác giả muốn
sử dụng thuật toán Hybrid giải quyết bài toán trên và so sánh kết quả với các nghiên cứu trước, và
xem khả năng ứng dụng của thuật toán. Mục đích của báo cáo là sử dụng thuật toán Hybrid để
giải lập tìm thông số TMD sao cho phản ứng kết cấu trước tác nhân động đất là nhỏ nhất.
87


Đỗ Thị Ngọc Tam

Áp dụng thuật toán hybrid thiết kế TMD chống động đất

2. Mô hình bài toán
Mô hình bài toán là một khung ngang bê tông cốt thép có n tầng, có m nhịp, liên kết với
TMD khối lượng md, độ cứng Kd. Khung chịu tác động bởi một trận động đất có gia tốc nền
ug (hình 1). Theo Felix Weber, Glauco Feltrin, and Olaf Huth [6], dạng tổng quát của hệ
phương trình vi phân cân bằng động lực học của hệ kết cấu nhiều bậc tự do có TMD nối với ở
bậc tự do thứ k:

 M q t   C q t    K q(t )   cd ur  kd ur Ek     M Eug   P (t )
(1)

m

u

c
u

k
u


m
u

d r
d g
 d d d r

Với  M q  t  , C q  t  ,  K q(t ) và  p  t  tương ứng là các véctơ lực quán tính, lực
cản, lực đàn hồi và véctơ tải trọng tác dụng lên hệ kết cấu tại thời điểm t.

 M  , C 

và  K  lần lượt là ma trận khối lượng của hệ kết cấu,ma trận cản phi tuyến
của hệ kết cấu và ma trận độ cứng tổng thể của kết cấu.

q t  , q t  và q t  lần lượt là véctơ chuyển vị tương đối, véctơ vận tốc, và véctơ

gia tốc của hệ kết cấu tại thời điểm t.

E : véctơ cột có giá trị mỗi hàng bằng 1.
Ek  : véctơ cột có giá trị ở hàng thứ k bằng 1, còn ở những hàng khác bằng 0.

ur  q  t   ud , ur  q  t   ud lần lượt là chuyển vị tương đối và vận tốc tương đối của
TMD so với nút k của khung.
Hệ phương trình (1) được viết lại như sau:

 M1 q1 t   C1 q t    K1 q(t )    M1 E1ug   P1(t )

(2)

Với E1 là véctơ cột kích thước (N+1) x 1, có giá trị mỗi hàng bằng 1,  M1  là ma trận

khối lượng tổng thể hệ khung có TMD, C1  là ma trận cản tổng thể hệ khung có TMD và

 K1  là ma trận độ cứng tổng thể hệ khung có TMD; được xác định bằng các phương trình sau:
 m11
m
 21
 M1    ...

 mN 1
 0

m12

... m1 N

m22

... m2 N

...

...

...

mN 2 ... mN 3
0

...

0

0
0

... 

0
md 

(3)

 N 1 N 1

 c11 c12
c
c22
 21
C1    ... ...


cN 1 c N 2
 0
0

... c1N
... c2 N
...

...

... cN 3
...

 N 1 N 1

0

0
0
0
0


...  cd ...


0
...
0
0 



0

0

...

0

0

...

...

1 k ,k 

...

...

...

...

... 1 N 1,k  ...
 N 1 N 1

88


0 

1 k , N 1 

... 
1( N 1, N 1) 
0

(4)


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

 k11
k
 21
 K1    ...

kN 1
 0

k12

... k1 N

k22

... k2 N

...

...

...

k N 2 ... k N 3
0

...

0

 N 1 N 1

Số 1(32)-2017

0
0
0
0


...  kd ...


0
...
0

0 


0

0

...

0

0

...

...

1 k ,k 

...

...

...

...

... 1 N 1,k  ...



0 

1 k , N 1 

... 
1( N 1, N 1) 
0

(5)

 N 1 N 1

Giải hệ phương trình (2) sẽ thu được hàm dạng, tần số chuyển động của khung.
Thuật toán Hybrid dùng để tối ưu tham số TMD, Theo [7] được viết như sau:
X=  kd
Find

cd 



J  x   rms xtop

floor  t 



Minimize G1  kdmin  kdj  kdmax

(6)

Subject to G 2  cdmin  cdj  cdmax

G3  md
3. Ví dụ
Để đánh giá hiệu quả thuật toán
Hybrid trong thiết kế TMD, tác giả
thực hiện một số ví dụ mà các nhà
nghiên cứu trước đã thực hiện [4, 8, 9].
Khung nhà 10 tầng với tải trọng phân
bố đều 360 tấn, độ cứng 650MN/m và
độ cản 6.2MNs/m cho mỗi tầng. Tần
số dao động tự nhiên thu được là 1.01,
3.01, 6.76, 8.43, 9.91, 11.7, 12.19,
12.92 và 13.37Hz. Tỉ số cản mode dao
động đầu tiên là 3.03%.
Hình 1. Mô hình phân tích dao động

Hình 2. Đồ thị gia tốc nền trận
động đất Elcentro 1940
89


Đỗ Thị Ngọc Tam

Áp dụng thuật toán hybrid thiết kế TMD chống động đất

Theo [10, 11] mỗi trận động đất W(t) là một tác nhân không thay đổi, nó có thể mô hình
tín hiệu white noise có mật độ phổ hằng số là So. Hàm mật độ phổ như sau:

(7)
trong đó:  g và  g lần lượt là độ cản và tần số của đất nền. Trận động đất Elcentro 1940
có  g = 0.6 và  g =12 rad/s (hình 2), và đây là dữ liệu đầu vào của TMD. Trong ví dụ này tác
giả sử dụng TMD có khối lượng 108 T, tương ứng 3% khối lượng công trình. Hệ số cản, độ
cứng ban đầu TMD tính từ dữ liệu phổ năng lượng động đất, và độ cứng sẽ thay đổi, theo thuật
toán Hybrid sẽ xác định những thông số tối ưu của TMD.
Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1. Chuyển vị tương đối các tầng công trình so với đất nền (m)
Tầng

1

2

3

4

5

6

7

No TMD

0.0304

0.0595

0.0865

0.1111

0.1327

0.1509

0.1656

Den
Hartog
[12]

0.0187

0.0366

0.0532

0.0682

0.0816

0.0938

0.1043

38.49%

38.49%

38.50%

38.61%

38.51%

37.84%

37.02%

36.07%

Warburton
[13]
Tác giả

8

9

10

0.1766

0.184

0.1877

0.1129

0.1191

0.1224

35.27%

34.79%

0.0186

0.0364

0.0529

0.0678

0.0811

0.0932

0.1037

0.1123

0.1184

0.1215

38.82%

38.82%

38.84%

38.97%

38.88%

38.24%

37.38%

36.41%

36.65%

35.27%

0.0187

0.0365

0.0531

0.0681

0.0816

0.0938

0.1041

0.1129

0.1191

0.1222

38.49%

38.66%

38.61.%

38.70%

38.51%

37.84%

37.14%

36.07%

35.27%

34.89%

TMD

0.3434

0.3623
0.3427

Hình 3. Cường độ năng lượng phổ trận
động đất Elcentro 1940

Tác giả thực hiện với công trình tương tự 12 tầng và kết quả tính toán được trình bày
trong bảng 2.
Bảng 2. Chuyển vị tương đối các tầng công trình so với đất nền (m)
Tầng

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

No TMD

0.0315

0.0607

0.0877

0.1124

0.1335

0.1521

0.1668

0.1779

0.1855

0.1889

0.1924

0.1862

0.0946

0.1050

0.1136

0.1200

0.1233

0.1255

0.1215

35.29% 34.72%

34.77%

34.77%

Den Hartog

0.0194

0.0373

0.0539

0.0690

0.0821

[12]

38.50%

38.51%

38.49%

38.59%

38.47% 37.79%

90

37.05% 36.17%

TMD

0.3556


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Warburton

0.0193

0.0372

0.0537

0.0686

0.0816

[13]

0.0939

38.79%

38.79%

38.80%

38.95%

38.85% 38.29%

Tác giả

0.0194

0.0373

0.0540

0.0691

0.0821

38.51%

38.50%

38.42%

38.56%

38.49% 37.81%

0.0946

0.1043

0.1130

0.1222

0.1246

0.1206

37.45% 36.47%

36.61% 35.32%

35.22%

35.23%

0.1048

0.1199

0.1233

0.1254

0.1214

35.35% 34.74%

34.80%

34.80%

0.1135

37.15% 36.19%

0.1176

0.3747

0.3568

Từ những ví dụ số bên trên ta có thể áp dụng thuật toán Hybrid đề thiết kế những tham số
TMD cho công trình chống động đất và hiệu quả giảm chấn mang lại tốt, trên 30%.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Soong TT, Dargush GF., Passive Energy Dissipation Systems in Structural Engineering, John
Wiley & Sons: Chichester, NY, 1997.
[2] Sadek F, Mohraz B, Taylor AW, Chung RM., A method of estimating the parameters of tuned
mass dampers for seismic applications, Earthquake Engineering and Structural Dynamics 1997;
26:617–635.
[3] Joshi AS, Jangid RS., Optimum parameters of multiple tuned mass dampers for base-excited
damped, Journal of Sound and Vibration 1997; 202(5):657–667.
[4] Hadi MNS, Arfiadi Y., Optimum design of absorber for MDOF structures, Journal of Structural
Engineering, ASCE 1998; 124:1272–1280.
[5] Chen G, Wu J., Optimal placement of multiple tune mass dampers for seismic structures, Journal
of Structural Engineering 2001; 127:1054–1062.
[6] Felix Weber, Glauco Feltrin, and Olaf Huth, Guidelines for Structural Control, SAMCO Final
Report, 2006.
[7] Leandro Fleck Fadel Miguel, Rafael Holdorf Lopez, Leticia Fleck Fadel Miguel and Andre
Jacomel, A Novel approach to pptimum design of MTMDS under seismic excitations, 2016
[8] Lee CL, Chen YT, Chun LL, Wang YP., Optimal design theories and applications of tuned mass
dampers, Engineering Structures 2006; 28:43–53.
[9] Mohebbi M, Shakeri K, Ghanbarpour Y, Majzoub H., Designing optimal multiple tuned mass
dampers using genetic algorithms (GAs) for mitigating the seismic response of structures,
Journal of Vibration and Control 2013; 19(4):605–625.

[10] Kanai K., An empirical formula for the spectrum of strong earthquake motions, Bulletin
Earthquake Research Institute University of Tokyo 1961; 39:85–95.
[11] Tajimi H., A statistical method of determining the maximum response of a building structure
during an earthquake, Proceedings of 2nd World Conference in Earthquake Engineering,
Tokyo, Japan, 1960, 781–797.
[12] Den Hartog JP., Mechanical Vibration, McGraw-Hill: New York, 1956.
[13] Warburton GB., Optimum absorbers parameters for various combinations of response and
excitation, Earthquake Engineering and Structural Dynamics 1982; 10:381–401.
[14] Anik K Chopra, Dynamics of Structure, Pearson Education, 1995.
[15] Chu Quốc Thắng, Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997.
[16] Đỗ Kiến Quốc, Động Lực Học Kết Cấu, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM.
[17] T.T. Soong, G.F. Dargush, Passive Energy Dissipation Systems in Structuaral Engineering,
John Wiley & Sons, 1997.

91


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ HỖN HỢP NHŨ TƢƠNG DẦU
TRONG NƢỚC BẰNG SỢI BÔNG GÒN
Lê Thanh Thanh(1), Lê Tín Thanh(2)
(1)
Trường Đại học Thủ Dầu Một; (2) Trường Đại học Sư phạm
Ngày nhận 08/11/2016; Chấp nhận đăng 20/01/2017 Email:
Tóm tắt
Trong những năm gần đây, hoạt động thăm dò và khai thác dầu khí ở nước ta đang phát triển mạnh
mẽ, dầu mỏ được khai thác khi đưa lên khỏi lòng đất bao giờ cũng chứa một lượng nhũ tương bền,

khó phân tách. Quá trình tách nước ra khỏi dầu thô là không thể thiếu nhằm đảm bảo cho chất
lượng dầu thô xuất khẩu và trong tương lai đảm bảo cho chất lượng nguyên liệu cho nhà máy lọc
dầu. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu khả năng tách loại hỗn hợp nhũ tương bền nước dầu được
tạo với chất hoạt động bề mặt CTAB với tỉ lệ: CTAB: H2O: DO là 0,4g: 10,0ml: 40,0ml. Phản ứng
được tiến hành thông qua việc cố định các thông số như: khối lượng vật liệu, thời gian phản ứng và
nhiệt độ. Vật liệu tách nhũ tương, sợi cotton được làm sạch bởi acid H2SO4 1,0M, acid citric,
NaOH và H2O2. Khả năng hấp phụ của vật liệu được xác định tốt nhất trong điều kiện: 1,0g vật liệu
có khả năng tách được 15ml nhũ tương dầu ở T = 60oC và t = 3 giờ.
Từ khóa: hấp phụ, nhũ tương, dầu khí, bông gòn
Abstract
STUDY THE POSSIBILITY OF USING CELLULOSE FIBERS FROM NATURAL
COTTON TO BREAK THE OIL IN WATER EMULSIONS
The exploiting and processing petroleum industry brings in major income for our country while
also pollutes the environment. Handling the oil-contaminated waste water separation, which
contributes to reduce pollution and salvage the oil, has become the target of many scientists these
days. In this study, we have investigated the possibility of using cellulose fibers from natural cotton
to break the oil in water emulsions synthesized from the surfactant CTAB (Cetyl Trimethylamine
Ammonium Bromide) with ratio CTAB: H2O: DO is 0,4g: 10,0ml: 40,0ml. The reaction was carried
out under a change of parameters such as material weight, reaction time and temperature. Material
for the separation, the cotton was cleaning by H2SO4 1,0M, acid citric, NaOH and H2O2. The
adsorption capacity of the material is the best in the following conditions: each 1,0g material
separate up to 15 ml oil emulsion; temperature (60oC); time separation 3,0 hour.
1. Giới thiệu
Dầu mỏ được khi đưa lên khỏi lòng đất bao giờ cũng chứa một lượng nhũ tương bền, khó
phân tách. Quá trình tách nước ra khỏi dầu thô là không thể thiếu nhằm đảm bảo cho chất lượng
dầu thô xuất khẩu và đảm bảo cho chất lượng nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu. Các vụ tràn
dầu xảy ra trên biển hàng năm đã và đang gây ô nhiễm trầm trọng hệ sinh thái biển. Quá trình
xử lý nước thải nhiễm dầu trước khi thải ra môi trường không được xử lý triệt để, lượng nước
153

Lê Thanh Thanh...

Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương...

thải nhiễm dầu này không những ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống của người dân mà còn ảnh
hưởng đến đến sinh thái môi trường. Đến nay nhiều phương pháp khử nhũ tương đã được kiểm
nghiệm như: ly tâm, lắng đọng, hệ thống đun nóng, sử dụng chất phân tán và chất phá nhũ
tương… Trong đó, phương pháp đun nóng và ly tâm không được sử dụng nhiều do chi phí bảo
dưỡng cao và nhu cầu năng lượng lớn [8]. Gần đây, nhiều vật liệu nông nghiệp như bông gòn,
bã mía, vỏ trấu, xơ dừa, xơ mướp… bắt đầu được chú ý nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn vào
lĩnh vực xử lý dầu tràn, nước thải nhiễm dầu, tách loại nhũ tương… nhờ những tính chất như
thấm hút chọn lọc với dầu và nước, rẻ, dễ kiếm, dễ thu gom và đặc biệt là nguồn nguyên liệu
dồi dào ở nước ta. Đầu tháng 1/2011, Chính phủ đã phê duyệt chương trình phát triển cây bông
Việt Nam (trong đó có bông gòn) đến năm 2015, theo đó đến năm 2015 sẽ đạt diện tích khoảng
30.000 hecta, năng suất bình quân đạt 1,5 – 2 tấn/hecta. Giá thành để xử lý 1 lít dầu loang
(VNĐ) của sợi bông gòn chưa tái sử dụng là 962/l, sợi bông gòn tái sử dụng là 197/l, trong khi
đó nếu sử dụng phao hút dầu sẽ là 3.381/l, bột Enretech là 23.913/l và bột SOT lên đến 90.000/l
[11]. Như vậy với sản lượng và giá thành của bông xơ như trên, tôi nhận thấy việc sử dụng sợi
cellulose của bông gòn, vải bao bố để phá nhũ tương, tăng cường việc tách, cải thiện chất lượng
nước thải và giảm chi phí cho khâu xử lý nước thải là khả thi và kinh tế.
Cây bông gòn (bông gạo), tên khoa học: Ceiba pentandra, là cây nhiệt đới, có nguồn gốc
ở Mexico, Trung Mỹ, Caribe, miền bắc Nam Mỹ và khu vực nhiệt đới miền tây châu Phi. Bông
gòn còn có tên gọi là bông Java, bông gòn Java hay cây bông lụa. Loài cây này cao tới 60 –
70m, thân cây to lớn (đường kính tới 3m). Cây trưởng thành sinh ra khoảng vài trăm quả, mỗi
quả dài khoảng 15cm. Quả chứa các hạt được bao bọc trong các sợi mịn có màu vàng nhạt là
hỗn hợp của lignin và cellulose. Thành phần hóa học chính của sợi bông gòn: Cellulose: 35,0%;
Xylan: 22,0%; Lignin: 21,5% [14]. Sợi bông gòn có hàm lượng cellulose cao nên có tính bền dai
và khả năng phân hủy sinh học tốt. Đơn vị lặp lại của cellulose là β -1,4 - glicozit chứa 3 nhóm
chức OH, các nhóm này hình thành các liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử. Do đó, tất cả

các sợi cellulose tự nhiên đều mang bản chất ưa nước cao. Khác với vải bao bố, sợi gòn nhẹ,
nổi trên nước, đàn hồi và không thấm nước do cấu trúc mao quản của sợi bông gòn là rất nhỏ
(8-10µm), sức căng bề mặt cao 7,2.10-4 N/cm và diện tích bề mặt lớn 310,179 m2.g-1 [11].
Hình 1. Cấu trúc của cellulose

Ngoài ra, khi este hóa sợi cellulose bằng axit citric sẽ làm tăng thêm các nhóm chức axit có
khả năng trao đổi ion. Sợi cellulose khi ngâm trong dung môi có tính phân cực như nước,
dymethylforamide, dymethylsufoxyde… sẽ bị trương nở. Các nhóm OH trong sợi cellulose đang
trương nở vẫn có thể tham gia phản ứng hóa học khác nhưng các phân tử của dung môi phân cực
thì bị giữ lại bên trong sợi cellulose. Ngược lại, các dung môi không phân cực như benzen,
toluen, clorofrom, xăng… sẽ làm các nhóm OH quay đầu vào bên trong sợi cellulose và thay thế
dần các phân tử của dung môi phân cực, chuyển môi trường từ phân cực sang ít phân cực. Nhờ
vậy, nó tạo và duy trì một môi trường không phân cực bên trong sợi cellulose đang trương nở .
154


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Có nhiều phương pháp để biến tính sợi cellulose, trong đó phương pháp Mercer là phương
pháp cổ điển có sử dụng bước ngâm xút. Hiệu quả của nó phụ thuộc vào loại, nồng độ dung dịch,
thời gian và nhiệt độ xử lý. Việc thay thế các nhóm chức OH sẽ làm cho vật liệu giảm độ bám
dính. Kết quả xử lý kiềm là tăng độ nhám bề mặt sợi giúp tăng độ bám dính cơ học theo kiểu lồng
vào nhau. Đồng thời, xử lý kiềm nhằm loại bỏ các lớp sáp bám quanh sợi cellulose giúp lộ ra các
nhóm chức hoạt động. Thành phần lignin trong sợi cellulose là nguyên nhân chủ yếu tạo nên màu
vàng của sợi, do đó H2O2 thường được sử dụng để tẩy trắng vật liệu. Lignin không ảnh hưởng đến
quá trình tách nhũ tương tuy nhiên nếu không tẩy sạch lignin thì sản phẩm dầu sau khi tách không
có độ trong, dầu có màu vàng đục. Qua phân tích cấu trúc cũng như thành phần chính của vật
liệu, tôi nhận thấy có thể dùng bông gòn và vải bao bố để thấm hút chọn lọc giữa dầu và nước. Do

đó tôi quyết định chọn hai loại vật liệu này để tách loại nhũ tương dầu/nước của mình.
2. Phƣơng tiện và phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Phương tiện nghiên cứu
Dụng cụ và thiết bị: máy khuấy từ gia nhiệt, cân phân tích, tủ sấy, pipet, cốc thủy tinh,
nhiệt kế, xilanh…
Hóa chất: Dầu diesel thương phẩm 0,05%S. Chất tạo nhũ Cetyl Trimethyl Ammonium
Bromide (CTAB) NSX Trung Quốc. Axit sunfuric đậm đặc. Metanol đậm đặc. Dung dịch
NaOH 3,0M. Axit citric C6H8O7.H2O. H2O2 30%.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Tổng hợp nhũ tương bền và khảo sát các tính chất của nhũ tương: Nhũ tương được tổng
hợp bằng cách khảo sát tỷ lệ CTAB(g) : H2O(ml) : DO(ml). Mục đích tìm ra tỷ lệ CTAB : H2O
: DO thích hợp. Cố định các thông số: tốc độ khuấy 1500 vòng/phút, nhiệt độ khuấy 300C, thời
gian khuấy 20 phút, tổng thể tích nước và dầu DO 50ml. Ghi nhận kết quả: thời gian bền của
nhũ tương; tỷ lệ CTAB : H2O : DO thích hợp. Khảo sát các tính chất của nhũ tương: xác định
loại nhũ tương, xác định độ bền nhũ tương, xác định tỷ trọng nhũ tương
Chuẩn bị vật liệu: Quả bông gòn được tách bỏ vỏ và hạt, lấy phần bông. Chia làm 2 phần,
phần 1: lấy 100g bông gòn rửa và ngâm với 1,50 lít nước cất trong 8 giờ để loại bỏ tạp chất,
phần 2: lấy 100g rửa và ngâm với 1,50 lít methanol đậm đặc trong 8 giờ để loại bỏ tạp chất, mùi
và làm mềm bông gòn. Lấy vật liệu ra để khô gió trong phòng thí nghiệm thu được bông gòn
khô đã ngâm với nước và bông gòn khô đã ngâm với metanol. Từ 2 vật liệu khô, tiến hành biến
tính theo bảng sau, thu được vật liệu A – bông gòn rửa nước, sau biến tính và vật liệu B – bông
gòn rửa metanol, sau biến tính.
Bảng 1. Thứ tự biến tính vật liệu
Stt

1

2
3
4

Hóa chất

Mục đích

Nồng độ

0,1M;
0,5M;
Làm đứt liên kết trong
H2SO4
1,0M;
sợi cellulose
1,5M;
2,0M.
Acid citric Tăng thêm nhóm chức
0,10M
C6H8O7.H2O axit
Trương nở sợi
NaOH
0,01M
cellulose
H2O2
Tẩy trắng
30%

155

Thời
gian

Xử lý ion
còn lại

Ngâm
8 giờ

Rửa
sạch
bằng nước
cất rồi ngâm
trong nước
cất 2 giờ

Nhiệt độ
sấy (0C)

Thời gian
sấy (giờ)

80

10

80

8

90

10

80

16


Lê Thanh Thanh...

Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương...

2.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn
sau khi biến tính
Thí nghiệm 1: Khảo sát khối lượng vật liệu bông gòn
Mục đích: Tìm ra khối lượng vật liệu B1 thích hợp.
Cố định các thông số: Thể tích nhũ tương sử dụng: 15,0ml. Thời gian: 4,0 giờ. Nhiệt độ:
0
60 C.
Ghi nhận kết quả: Thể tích dầu thu được. Từ đó tính hiệu suất của quá trình tách. Khối
lượng vật liệu B1 thích hợp
Thí nghiệm 2: Khảo sát thời gian tách nhũ tương
Mục đích: Tìm ra thời gian tách nhũ tương tối ưu.
Cố định các thông số: Khối lượng vật liệu B1 tìm được ở thí nghiệm 4. Thể tích nhũ
tương: 15,0ml. Nhiệt độ: 600C
Ghi nhận kết quả: Thể tích dầu thu được. Từ đó tính hiệu suất của quá trình tách. Thời
gian tách nhũ tương tối ưu.
Thí nghiệm 3: Khảo sát nhiệt độ tách nhũ tương
Mục đích: Tìm ra nhiệt độ tách nhũ tương tối ưu.
Cố định các thông số: Khối lượng vật liệu B1 tìm được ở thí nghiệm 4. Thể tích nhũ tương:
15,0ml. Thời gian tìm được ở thí nghiệm 5.

Ghi nhận kết quả: Thể tích dầu thu được. Từ đó tính hiệu suất của quá trình tách. Nhiệt
độ tách nhũ tương tối ưu.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả quá trình tổng hợp nhũ tương bền và khảo sát các tính chất của nhũ tương
Chúng tôi đã tổng hợp được nhũ tương bền với tỉ lệ CTAB : H2O : DO tối ưu nhất là 0,4g
: 10,0ml : 40,0ml. Giọt nhũ tương tan nhanh trong nước ngay khi vừa được nhỏ vào cốc thủy
tinh đựng nước. Khi dùng phương pháp nhuộm màu nhũ tương bằng metylen xanh thì nhũ
tương cũng có màu xanh như metylen xanh. Như vậy, nhũ tương vừa được tổng hợp là loại nhũ
tương dầu/nước. Sau 24 giờ không có nước tách ra từ nhũ tương. Quan sát trong 48 giờ đến 72
giờ thì nhũ tương vẫn không tách lớp. Tiếp tục quan sát nhũ tương trong vòng 30 ngày vẫn
không tách lớp. Nhũ tương dầu/nước vừa tổng hợp có tỷ trọng 0,86 ở 300C.

Hình 2. Nhũ tương bền vừa tổng hợp

156

Hình 3. Nhũ tương được nhuộm
màu bằng metylen xanh.


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

3.2. Kết quả khảo sát khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn trước và sau khi biến tính
Kết quả khảo sát nồng độ H2SO4 dùng để biến tính bông gòn
Bảng 2. Hiệu suất tách nhũ tương theo nồng độ H2SO4 để biến tính bông gòn
Nồng độ
H2SO4 (M)
0,1

0,5
1,0
1,5
2,0

Thể tích dầu thu đƣợc
của vật liệu A (ml)
7,0
7,0
8,0
7,5
7,0

Hiệu suất HA
(%)
58,33
58,33
66,67
62,50
58,33

Thể tích dầu thu đƣợc
của vật liệu B (M)
8,0
8,0
8,5
8,0
7,5

Hiệu suất HB

(%)
66,67
66,67
70,83
66,67
58,33

Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ
H2SO4 dùng để biến tính bông gòn
đến hiệu suất tách nhũ tương.

Kết quả ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 dùng để biến tính bông gòn đến hiệu suất tách
nhũ tương (hình 4) chứng minh rằng, vật liệu được biến tính tốt nhất ở nồng độ 1,0M H2SO4 và
ở nồng độ này thì vật liệu B (bông gòn rửa metanol, sau biến tính) tách loại nhũ tương tốt hơn
vật liệu A (bông gòn rửa nước, sau biến tính). Điều này có thể giải thích do nhóm OH trên
cellulose đã được sunfu hóa bằng axit sunfuric nên có tính phân cực hơn ban đầu làm tăng khả
năng trao đổi ion dẫn đến tăng khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn.
3.3. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn
sau khi biến tính
3.3.1. Kết quả khảo sát khối lượng vật liệu B1
Bảng 3. Hiệu suất tách nhũ tương theo khối lượng vật liệu B1
Khối lượng vật liệu B1 (g)
Thể tích dầu (ml)
Hiệu suất tách (%)

0,6
6,0
50,00

0,8

8,0
66,67

1,0
11,0
91,67

1,2
11,0
91,67

1,4
10,0
83,33

1,6
9,0
75,00

Khi tăng khối lượng vật liệu B1 thì khả năng tách loại nhũ tương cũng tăng. Khi thể tích
nhũ tương không đổi trong mà khối lượng vật liệu vẫn tăng thì thể tích nhũ tương này không đủ
thấm ướt vật liệu dẫn đến sự tiếp xúc giữa vật liệu và nhũ tương không đều. Những chỗ vật liệu
chưa được thấm ướt sẽ làm tăng thể tích khí, làm cho quá trình ép diễn ra khó hơn. Mặt khác, khi
dầu được tách ra từ nhũ tương sẽ bị thấm hút vào những vị trí mà vật liệu chưa được thấm ướt do
đó lượng dầu thu được giảm. Từ bảng 3, hiệu suất tách nhũ tương theo khối lượng vật liệu B1, thể
tích dầu thu được cao nhất là 11ml ứng với khối lượng 1,0g và 1,2g. Tuy nhiên để tiết kiệm vật
liệu thì tôi chọn khối lượng tối ưu nghiên cứu cho quá trình hấp phụ của vật liệu B1 là 1,0g.
157

Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương...

Lê Thanh Thanh...

Hình 5. Sự phụ thuộc của
hiệu suất tách nhũ tương theo
khối lượng vật liệu B1

3.3.2. Kết quả khảo sát thời gian tách nhũ tương
Bảng 4. Hiệu suất tách nhũ tương của vật liệu B1 theo thời gian
Thời gian (h)
Thể tích dầu (ml)
Hiệu suất (%)

1,0
10,0
83,33

1,5
10,5
87,50

2,0
10,5
87,50

2,5
10,5
87,50

3,0
11,0
91,67

3,5
10,0
83,33

4,0
10,0
83,33

4,5
9,0
75,00

5,0
8,0
66,67

Hình 6. Sự phụ thuộc của hiệu
suất tách nhũ tương của vật
liệu B1 theo thời gian

Nhìn vào hình 6, sự phụ thuộc của hiệu suất tách nhũ tương của vật liệu B1 theo thời gian
ta thấy khi tăng thời gian tách thì hiệu suất tách cũng tăng dần đến cực đại sau 3,0 giờ, sau thời
gian đó hiệu suất tách nhũ tương bắt đầu giảm. Thời gian tiếp xúc dài làm cho lượng dầu được
tách ra tích tụ trên bề mặt vật liệu, che phủ các tâm hoạt động của vật liệu, làm giảm khả năng
hấp phụ. Đồng thời, nhiệt độ cao trong thời gian dài cũng sẽ làm bay hơi một lượng nước và
dầu. Vậy thời gian tốt nhất cho quá trình tách loại nhũ tương dầu/nước này là 3,0 giờ.

3.3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ tách nhũ tương
Bảng 5. Hiệu suất tách nhũ tương của vật liệu B1 theo nhiệt độ
Nhiệt độ (0C)
Thể tích dầu (ml)
Hiệu suất (%)

45
7,0
58,33

50
8,0
66,67

55
8,5
70,83

60
11,0
91,67

65
9,5
79,16

70
8,5
70,83

75
8,0
66,67

Nhìn vào kết quả thí nghiệm ta thấy khả năng tách nhũ tương của vật liệu bắt đầu tăng
dần khi nhiệt độ tăng dần từ 550C ÷ 600C tương ứng tăng từ 8,5 – 11,0ml dầu nhưng chỉ tăng
đến một giới hạn nhất định thì bắt đầu có sự giảm nhẹ khi tiếp tục tăng nhiệt độ lên cao trên
158


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

600C. Điều này có thể giải thích vì hệ nhũ tương dầu/nước khá bền nên để các phân tử dầu được
tách ra thuận lợi thì phải tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ nhớt của hệ làm cho
sự chuyển động của các phân tử dầu tăng, độ khuếch tán các phân tử dầu trên bề mặt vật liệu
cũng tăng dẫn đến độ hấp phụ tăng. Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng sẽ làm tăng quá trình di
chuyển của phân tử dầu vào trong vật liệu, đồng thời làm bay hơi nước và dầu, dẫn đến thất
thoát. Như vậy, trong quá trình tách nhũ tương này, nhiệt độ ảnh hưởng trái ngược đến quá
trình, tăng nhiệt độ thì thuận lợi cho quá trình phá vỡ hệ nhũ tương để dễ dàng tách dầu, nhưng
không thuận lợi về mặt nhiệt động học. Nếu nhiệt độ thấp thì quá trình tách thuận lợi về mặt
nhiệt động học nhưng lại khó khăn cho quá trình phá vỡ hệ nhũ tương. Do đó, cần có một nhiệt
độ thích hợp cho quá trình và ở đây theo khảo sát là tại nhiệt độ 600C là tốt nhất.
Hình 7. Sự phụ thuộc của hiệu
suất tách nhũ tương của vật
liệu B1 theo nhiệt độ

Với những thông số tối ưu đã khảo sát, hiệu suất tách nhũ tương của vật liệu B1 được tính
như sau:

Hbg =
Qua quá trình khảo sát khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn trước và sau khi biến
tính, tôi đưa ra các kết luận sau:
Bảng 6. Tóm tắt kết quả khảo sát đối với bông gòn
Vật liệu lựa
chọn
Vật liệu B1

Nồng độ
H2SO4 (M)
1,0

Khối
lượng vật
liệu (g)
1,0

Thể tích
nhũ tương
(ml)
15,0

Thời gian tách
nhũ tương (h)

Nhiệt độ tách
nhũ tương (0C)

Hiệu suất
tách dầu (%)

3,0

60

91,67

3.3.4. Kết quả chụp phổ hồng ngoại (FT-IR)
Quang phổ hồng ngoại Fourier (FT-IR) của vật liệu D1 được chụp tại Viện Hóa học
TP.HCM. Các phổ được quét từ 433.05 – 4000 cm-1.
Từ kết quả chụp phổ hồng ngoại FT-IR của vật liệu được minh họa trong hình 3.15 ta
thấy quang phổ chứa một số đỉnh có thể được cho trùng với các nhóm sau: peak có tần số
1739.29 cm-1 (-C=O-) nằm trong nhóm carboxylic thuộc nhóm chức của acid carboxylic. Mặt
khác xuất hiện peak rộng, tù có tần số 3418.82 cm-1 (-OH) chứng tỏ trong vật liệu có nhóm –
OH thuộc nhóm chức của alcohol, đồng thời cũng xuất hiện peak có tần số 1161.36 cm -1, đây
là đặc trưng của nhóm -C-O- trong rượu bậc 3, như vậy nhóm chức -OH trong vật liệu thể hiện
cho nhóm alcohol trong rượu bậc 3. Peak có tần số 2903.36 cm-1 chứng tỏ liên kết C-H trong
159


Lê Thanh Thanh...

Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương...

cấu trúc là mạch thẳng. Từ những phân tích trên có thể thấy bề mặt vật liệu đã được hoạt hóa
thành công bằng acid citric (CH2(COOH)-C(OH)(COOH)-CH2(COOH)) giúp vật liệu có thêm
các nhóm chức hoạt động.

Hình 8. Phổ hồng ngoại (FT-IR) vật liệu bông gòn đã biến tính

4. Kết luận
Đề tài đã tổng hợp thành công nhũ tương dầu/nước bằng chất hoạt động bề mặt Cety
Trimetyl Ammonium Bromide với tỷ lệ CTAB : H2O : DO là 0,4g : 10,0ml : 40,0ml và khảo sát
khả năng tách loại nhũ tương của bông gòn và vải bao bố. Nghiên cứu đã xác định được các
thông số tối ưu cho quá trình tách nhũ tương của vật liệu B1: nồng độ H2SO4 dùng để biến tính
1,0M, khối lượng vật liệu B1 1,0g, thể tích nhũ tương sử dụng 15,0ml, thời gian tách nhũ tương
3,0 giờ, nhiệt độ tách nhũ tương 600C, hiệu suất 91,67%. Đề tài vẫn chưa đánh giá khả năng hấp
phụ của vật liệu với các loại dầu, nhũ tương khác nhau, chưa đưa ra phương án sử dụng tối ưu và
phương pháp xử lí vật liệu sau khi hấp phụ và quy trình xử lý nhũ tương quy mô công nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Văn Nhân, Hồ Thị Nga (2005), Giáo trình công nghệ xử lí nước thải, NXB Khoa học và kĩ
thuật.
[2] Hồ Sĩ Tráng (2005), Cơ sở hoá học gỗ và xennluloza, tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[3] Hoàng Kim Thành (2011), Nghiên cứu biến tính bã mía và ứng dụng làm vật liệu hấp phụ mốt
số hợp chất hữu cơ, Trường Đại học Đà Nẵng.
[4] Vũ Đình Đức (2011), Tổng hợp và nghiên cứu các tính chất vật liệu hấp phụ dầu từ bã mía
thải, luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Vinh.
[5] [5]. Thanh, T. L. (2011). The effect of the Nature of the filtrating medium on the separation
efficiency of an water-in-oil emulsion. Охрана окружающей среды в нефтяной и газовой
промышленности , 17.

160


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

NGHIÊN CỨU TỈ LỆ PHỐI TRỘN GIỮA PHÂN BÒ
VÀ LỤC BÌNH ĐỂ NUÔI TRÙN QUẾ VÀ SỬ DỤNG TRÙN QUẾ TƢƠI

LÀM THỨC ĂN CHO GÀ RI
Lữ Trọng Bắc(1), Phạm Thị Mỹ Trâm(1),
(1) Trường Đại học Thủ Dầu Một
Ngày nhận 15/12/2016; Chấp nhận đăng 25/01/2017; Email:
Tóm tắt
Trùn quế (Perionyx excavatus) từ lâu đã được ứng dụng trong việc tạo phân hữu cơ và
làm thức ăn giàu dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm, thủy hải sản... Lục bình (Eichhornia
crassipes) một loại hợp chất hữu cơ giàu dinh dưỡng có thể được sử dụng để nuôi trùn quế, giúp
giảm chi phí khi mua phân bò. Bên cạnh đó còn giải quyết vấn nạn lục bình trên các con sông
lớn ở nước ta hiện nay. Bài nghiên cứu này tìm hiểu tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục bình để
xem xét khả năng sinh trưởng của trùn quế với các tỉ lệ phối trộn thức ăn khác nhau. Kết quả
cho thấy, sau thời gian 4 tuần, khối lượng trùn thu hoạch ở nghiêm thức có tỉ lệ lục bình: phân
bò = 4 : 6 là lớn nhất (65,75 g). Tiếp đó, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng trùn
quế làm thức ăn cho gà ri (2- 5 tuần tuổi). Kết quả cho thấy trọng lượng gà tăng lên cao nhất
(275,23 g) ở nghiệm thức cho ăn 100 trùn quế sau 3 tuần nuôi. Và lượng thức ăn bổ sung phù
hợp cho gà (5-7 tuần tuổi) là 60g/con/ngày.
Từ khóa: trùn quế, lục bình, phân bò, gà ri
Abstract
STUDY OF THE RATE OF COW MANURE AND WATER HYACINTH TO FEED
EARTHWORM AND USE FRESH EARTHWORM TO FEED CHICKEN
By far, the earthworm (Perionyx excavatus) has been applied in the creation of organic
fertilizers and nutrient-rich feed for livestock, poultry, seafood... Water hyacinth (Eichhornia
crassipes), an rich nutritional organic compound can be used to feed the earthworms, to help
reduce costs when purchasing manure. Besides solving the problem of water hyacinth on the
major rivers in our country today. This paper studied mixing ratio between manure and water
hyacinth to consider the possibility of earthworm growth with rate based on the different mix
feed. The results showed that after 4 weeks, earthworms harvested at treatment (hyacinth:
manure = 4: 6) is the largest (65.75g). Next, we investigated the effect of using earthworm as
feed for chicken curry (2- 5 weeks old). Results showed increased weight chicken is th highest
(275.23 g) in treatment for eating earthworm 100% after 3 weeks. And the volume of

appropriate complementary foods for chickens (5-7 weeks old) is 60g/chicken/day.
1. Giới thiệu
Lục bình có một số lợi ích (dùng làm thuốc, chống ô nhiễm nguồn nước, cung cấp năng
lượng, làm đồ thủ công mỹ nghệ, làm thức ăn…) nhưng với mật độ quá lớn ở một số sông, rạch
191


Lữ Trọng Bắc...

Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục bình để nuôi trùn quế...

hiện nay thì lục bình đang trở thành một vấn nạn lớn như: cản trở giao thông đường thủy, làm
tắc nghẽn các công trình thủy lợi, tạo môi trường cho muỗi phát triển gây ra bệnh sốt rét... Vì
vậy cần có các biện pháp thiết thực và hiệu quả để giải quyết hiện trạng này [4].
Ngành chăn nuôi nước ta ngày càng phát triển với quy mô lớn, nhiều chủng loại vật
nuôi phong phú, đa dạng về cả số lượng và chất lượng. Vì vậy, tìm ra nguồn thức ăn chăn nuôi
giàu protein rẻ tiền, dễ tìm nhằm bổ sung, thay thế trong khẩu phần ăn của gia cầm là điều rất có
ý nghĩa, góp phần nâng cao năng suất chăn nuôi, hạ giá thành sản phẩm, mang lại hiệu quả kinh
tế cao. Trùn quế là loài động vật được biết đến để sử dụng làm thức ăn bổ sung cho gia súc, gia
cầm, thủy sản đạt hiệu quả kinh tế cao với hàm lượng protein thô chiếm đến 70% trọng lượng
khô. Trùn quế có thể xử lý chất thải hữu cơ, phân gà, phân lợn, phân trâu bò, lục bình, thức ăn
thừa… và chuyển hóa chúng thành phân bón hữu cơ có chất lượng và bằng cách đó có thể cải
thiện được môi trường sinh thái ở các vùng nông thôn. Nuôi trùn quế sẽ là một nghề góp phần
xóa đói giảm nghèo ở nông thôn. Nuôi trùn quế cũng là một hướng mới để phát triển ngành chăn
nuôi nói riêng và ngành nông nghiệp nói chung ngày càng có chất lượng và hiệu quả [1].
Đề tài nghiên cứu tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục bình để nuôi trùn quế và sử dụng
trùn quế tươi làm thức ăn cho gà ri được thực hiện nhằm giải quyết một lượng lớn chất thải từ
vật nuôi, lục bình và cung ứng thêm một lượng lớn thức ăn cho gà.
2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.1. Qui trình nghiên cứu

Hình 1. Sơ đồ thí nghiệm
2.2. Thuyết minh qui trình
Nuôi trùn: Trùn được nuôi trong các bể xi măng có kích thước 40cm : 30cm : 30cm.
Mỗi bể gồm: 4 kg đất nền, 500 g sinh khối trùn (bao gồm phân trùn có lẫn trùn con và kén trùn)
và 50g trùn quế.
192


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Tưới nước 1 ngày 2 lần vào buổi sáng và buổi chiều để đảm bảo độ ẩm thích hợp cho trùn
phát triển tốt nhất. Cho ăn 2 ngày 1 lần với khối lượng thức ăn là 0,1kg/bể với loại thức ăn là
phân bò kết hợp với lục bình băm nhỏ (kích thước 2 – 3cm).
Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của sự thay đổi tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục
bình lên sự sinh trưởng của trùn quế
Bảng 1. Tỉ lệ phối trộn thức ăn giữa lục bình và phân bò
Nghiệm thức (NT)
NT 1
NT 2
NT 3
NT 4
NT 5

Tỉ lệ thức ăn
Lục bình (100%)
Phân bò (20%) + lục bình (80%)
Phân bò (40%) + lục bình (60%)

Phân bò (60%) + lục bình (40%)
Phân bò (80%) + lục bình (20%)

Với các chỉ tiêu theo dõi: Nhiệt độ, pH, độ ẩm, khối lượng trùn quế trước và sau khi thu
hoạch. Thí nghiệm được thực hiện trong 4 tuần. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng trùn quế tươi làm thức ăn cho gà ri
(gà 2 tuần tuổi)
Bảng 2. Tỉ lệ phối trộn thức ăn cho gà ri
Nghiệm thức (NT)
NT 1
NT 2
NT 3

Tỉ lệ thức ăn
Trùn quế (100%)
Cám (50%) + trùn quế (50%)
Cám (100%)

Khối lượng thức ăn: cho ăn tự do. Với chỉ tiêu theo dõi: trọng lượng của gà trước và sau 3
tuần khảo sát. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
Thí nghiệm 3: Xác định lượng thức ăn bổ sung cho gà ri
Bảng 3. Các nghiệm thức về sự thay đổi lượng thức ăn
Nghiệm thức (NT)
NT 1
NT 2
NT 3

Lƣợng thức ăn cho gà 5 – 7 tuần tuổi
60g/con/ngày
50g/con/ngày

40/con/ngày

Với chỉ tiêu theo dõi: trọng lượng của gà trước và sau 2 tuần khảo sát. Mỗi thí nghiệm
được lặp lại 3 lần.
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Khảo sát sự phát triển của trùn quế trên nền sự thay đổi tỉ lệ phối trộn giữa phân
bò và lục bình
3.1.1. Nhiệt độ, độ ẩm
Bảng 4. Kết quả đo nhiệt độ qua 4 tuần khảo sát
Tên nghiệm thức

Tuần 0

Tuần 1

Tuần 2

Tuần 3

Tuần 4

NT 1

26,5 4,1

26 1,58

25,9 2,14

27,7 4,46

27,5 0,95

NT 2

26,4 2,54

25,6 1,01

25,9 2,03

27,7 2,00

27,4 2,25

NT 3

26,2 2,56

25,9 1,59

25,9 0,89

27,6 1,30

27 1,39

NT 4

26,4 2,76

25,8 0,56

25,7 1,48

27,6 1,26

27,8 1,65

NT 5

26,5 2,73

25,6 0,91

25,9 1,15

27 2,26

27,7 1,19

193


Lữ Trọng Bắc...

Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục bình để nuôi trùn quế...

Qua bảng 4, chúng tôi nhận thấy, nhiệt độ biến động không nhiều giữa các tuần và các
nghiệm thức. Điều này thích hợp cho trùn phát triển với sự dao động nhiệt độ từ 25 - 280C.

Trùn quế rất nhạy cảm, chúng phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và biên độ nhiệt cao, độ
mặn và điều kiện khô hạn. Nhiệt độ thích hợp nhất với trùn quế nằm trong khoảng từ 20 - 300C,
ở nhiệt độ khoảng 300C và độ ẩm thích hợp, chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh. Ở nhiệt
độ quá thấp, chúng sẽ ngừng hoạt động và có thể chết; hoặc khi nhiệt độ của luống nuôi lên quá
cao thì chúng có thể cũng bỏ đi hoặc chết [2].
Còn về độ ẩm, theo bảng 5 cho ta thấy, độ ẩm tăng lên qua tuần 4 khảo sát ở tất cả các
nghiệm thức. Điều này là do quá trình tưới nước, giữ ẩm cho trùn quế qua các ngày nuôi. Và
quá trình bổ sung thức ăn có chứa lục bình cũng làm tăng độ ẩm trong môi trường nuôi trùn.
Bảng 5. Kết quả đo độ ẩm qua 4 tuần khảo sát
Tên nghiệm thức

Tuần 0

Tuần 1

Tuần 2

Tuần 3

Tuần 4

NT1

18,48

21,59 0,26

23,30 1,88

21,93 0,21

21,45 4,75

NT2

18,28

22,71 0,19

22,31 0,80

19,8 0,21

24,43 5,51

NT3

18,64

20,65 0,20

19,69 0,19

23,23 0,52

24,76 6,51

NT4

18,32

21,48 0.03

19,53 0,03

24,44 2,09

22,87 2,89

NT5

18,86

21,9 0,48

22,41 4,03

24,62 0,40

23,46 0,52

3.1.2. Độ pH
pH môi trường ảnh hưởng khá lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật
sống trong môi trường lỏng, rắn vì mỗi sinh vật thích nghi với một khoảng pH nhất định. Chính
vì vậy, chúng tôi tiến hành ghi nhận thông số pH qua các tuần khảo sát cũng như quan sát sự
sinh trưởng của trùn ở các nghiệm thức.
Bảng 6. Kết quả đo pH qua 4 tuần khảo sát
Tên nghiệm thức

Tuần 1

Tuần 2
-3

6,47

3,35.10

Tuần 3
-3

NT 1

6,03

3,25.10

NT 2

6,37

13,4.10-3

6,57

15,6.10-3

1.10-2

6,63

3,35.10-3

3,35.10-3

6,57

3,35.10-3

6,7

1.10-2

6,67

3,35.10-3

6,93

NT 3
NT 4
NT 5

6,7
6,2
6,7

6,6
6,63
6,8

Tuần 4
6,7

13,4.10-3

3,35.10-3

6,7

23,4.10-3

3.10-2

6,93

13,4.10-3

3,35.10-3

6,97

3,35.10-3

1.10

-2

.10-3

7,0

1.10-2

Bảng 6 cho thấy pH trung bình ở các mẫu thí nghiệm nằm trong khoảng 6,8. Và giá trị
pH này nằm trong tiêu chuẩn qui định (pH:6-8_tiêu chuẩn 10 TCN 256_2002). Đây là pH thích
hợp cho trùn quế sinh trưởng và phát triển. Vì đặc tính sinh trưởng của trùn quế là thích sống
trong môi trường ẩm ướt và có độ pH ổn định từ 4 – 9, thích hợp nhất vào khoảng 7,0 – 7,5, pH
quá thấp chúng sẽ chết hoặc bỏ đi [2]. Vì vậy đây là môi trường pH phù hợp cho sự phát triển
của trùn quế. Trong 5 NT thì ở NT 1 và 2 khối lượng trùn quế bị giảm, còn ở 3 NT còn lại thì
khối lượng trùn quế tăng và tăng mạnh nhất ở NT 4.
3.1.3. Khối lượng trùn
Sau 4 tuần nuôi trùn quế bằng phân bò kết hợp với lục bình, chúng tôi ghi nhận lại kết
quả thu được từ các nghiệm thức khác nhau qua bảng (bảng 7).
194


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Bảng 7. Khối lượng trùn quế sau 4 tuần nuôi
Nghiệm thức (NT)
NT 1
NT 2
NT 3
NT 4
NT 5

Trọng lƣợng trùn ở tuần đầu (g)

50g
50g
50g
50g
50g

Trọng lƣợng trùn sau 4 tuần (g)
35,75 + 2,93
41,22 + 0,92
52,22 + 0,36
65,75 + 1,36
54,75 + 0,46

Hình 2. Biểu đồ trọng lượng trùn qua 4 tuần

Theo kết quả ở bảng 7, ở NT 1 và NT 2 thì lượng trùn quế giảm so với ban đầu còn ở NT
3, 4 và 5 thì lượng trùn quế tăng và tăng mạnh nhất ở NT 4 (phân bò 60% và lục bình 40%).
Theo đặc điểm sinh trưởng thì trùn quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, chúng ăn bất kỳ
chất thải hữu cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia
cầm…). Tuy nhiên, những thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao sẽ hấp dẫn chúng hơn, giúp
cho chúng sinh trưởng và sinh sản tốt hơn. Trong tự nhiên, trùn quế thích sống nơi ẩm thấp, gần
cống rãnh, hoặc nơi có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và thối rữa như trong các đống phân động
vật. Như vậy, tuy trong lục bình có nhiều chất dinh nhưng nó vẫn cần thời gian để phân hủy để
trùn quế có thể hấp thụ. Ở NT1 và 2 với một lượng lớn lục bình chưa phân hủy nên khi cho trùn
quế vào nuôi nó sẽ không thể sử dụng liền các chất dinh dưỡng có trong lục bình vì vậy số lượng
sẽ giảm. Ở NT 3,4 và 5 có lẽ trong khi sử dụng phân bò thì lục bình bắt đầu phân hủy và trở
thành nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho trùn phát triển. Và ở NT 4 này chúng tôi nhận thấy
môi trường khá tơi xốp (do có nhiều cellulose) nên tạo môi trường thông thoáng, giàu ôxy cho
trùn phát triển. Qua quá trình khảo sát, chúng tôi chọn NT 4 để làm cơ sở cho những thí nghiệm
tiếp theo.

3.2. Khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng trùn quế tươi làm thức ăn cho gà ri (gà 2 tuần
tuổi)
Sau khi chọn được loại và tỉ lệ thức ăn thích hợp để nuôi trùn, chúng tôi tiến hành nhân sinh
khối và khảo sát ảnh hưởng của trùn đến khối lượng gà ri khi cho gà ăn trùn so với gà ăn cám.
195


Lữ Trọng Bắc...

Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn giữa phân bò và lục bình để nuôi trùn quế...

Bảng 8. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của việc sử dụng trùn quế tươi làm thức ăn cho gà ri
Nghiệm thức
NT 1
NT 2
NT 3

Trọng lƣợng gà ban
đầu(g)
90,47
77,48
83,3

Trọng lƣợng gà sau 3
tuần(g)
365,7
314
276

Trọng lƣơng gà tăng

lên(g)
275,23
236,52
192,7

Hình 3. Biểu đồ trọng lượng gà tăng lên qua NT thay đổi loại thức ăn

Kết quả khi cân trọng lượng gà sau 3 tuần nuôi ta thấy trọng lượng gà tăng lên ở 3 NT và
tăng mạnh nhất ở NT 1, tiếp đến là NT 2 và sau cùng là NT 3. Vậy chúng tôi kết luận là gà được
nuôi bằng trùn quế thì sẽ phát triển nhất vì trong trùn quế có protein: 68 –70%, lipid: 7 – 8% và
chất đường: 12 –14 %, rất tốt cho sự phát triển của trùn [4]. Còn cho ăn cám thì đa phần là tinh
bột nên gà sẽ không phát triển bằng nuôi bằng trùn quế.
3.3. Xác định lượng thức ăn bổ sung cho gà ri
Sau khi chọn được nghiệm thức nuôi gà thích hợp chúng tôi tiến hành cho gà ăn theo
nghiệm thức đó và thay đổi liều lượng để khảo sát xem với liều lượng nào gà sẽ phát triển tốt hơn
(bảng 9).
hni

Hình 4. Biểu đồ trọng lượng gà tăng lên qua NT thay đổi lượng thức ăn
196


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Bảng 9. Kết quả khảo sát lượng thức ăn bổ sung phù hợp cho gà ri
Nghiệm thức
NT 1
NT 2

NT 3

Trọng lƣợng gà ban
đầu(g)
365,7
314
276,03

Trọng lƣợng gà sau 2
tuần(g)
521,05
421,37
350,68

Trọng lƣợng gà tăng
lên(g)
155,35
107,37
74,65

Kết quả cân trọng lượng gà sau 2 tuần nuôi, ta thấy trọng lượng gà tăng lên ở 3 NT và tăng
mạnh nhất ở NT 1, tiếp đến là NT 2 và sau cùng là NT 3. Gà được cho ăn bằng trùn với khối
lượng 60g/con/ngày là phát triển nhất vì trong quá trình nuôi chúng tôi nhận thấy gà cho ăn với
liều lượng 50g/con/ngày và 40g/con/ngày thì gà vẫn còn đói và có dấu hiệu muốn tiếp tục ăn.
Chúng tôi ghi nhận lượng thức ăn phù hợp cho gà ri ở đây là 60g trùn quế/con/ngày. Tuy nhiên,
cần tiến hành khảo sát thêm các nghiệm thức khác với khối lượng thức ăn lớn hơn để xác định
chính xác lượng thức ăn mà gà có thể ăn hết trong một ngày.
4. Kết luận
Qua các thí nghiệm khảo sát, chúng tôi thấy rằng mô hình nuôi trùn quế kết hợp với chăn
nuôi sẽ tạo ra được nhiều lợi ích kinh tế trên quy mô hộ gia đình hoặc công ty. Chúng ta có thể

sử dụng lục bình, rau củ quả thừa... để nuôi trùn quế. Phân trùn quế sau khi thu nhận có thể đem
bón cho cây, rất tốt và thân thiện với môi trường. Và lượng trùn trưởng thành có thể được thu
hoạch để phục vụ cho chăn nuôi. Như vậy, mô hình như trên đem lại nhiều lợi ích cả về mặt
kinh tế lẫn môi trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hoàng Ngọc Lý Hồng (2013), Nghiên cứu sản xuất giun quế trên nền giá thể khác nhau và sử
dụng trùn quế tươi trong chăn nuôi gà thịt tại huyện Bắc Quang, tỉnh Hà Giang, Luận văn thạc
sĩ, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên.
[2] Tài liệu đào tạo nghề (2013), Kỹ thuật nuôi trùn quế, Trường Trung học Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn Quảng Trị.
[3] />[4] />
197


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

THIẾT KẾ MÔ HÌNH KẾT HỢP CẦN TRỤC THÁP
VÀ VẬN THĂNG XÂY DỰNG
Ngô Bảo(1)
Trường Đại học Thủ Dầu Một
Ngày nhận 13/10/2016; Chấp nhận đăng 10/01/2017; Email:
(1)

Tóm tắt
Bài viết này trình bày về tính cần thiết, ý tưởng thiết kế và mục tiêu cần đạt tới để chế tạo
ra mô hình thu nhỏ của cần trục tháp kết hợp với vận thăng phục vụ giảng dạy ở Khoa Xây
dựng, Trường Đại học Đại học Thủ Dầu Một. Kết quả đạt được là có một phương án hợp lý để

chế tạo mô hình thực tế, giúp ích trong giảng dạy và học tập nhiều môn học thuộc chuyên
ngành xây dựng, đặc biệt là các môn thực hành.
Từ khóa: mô hình, cần trục tháp, vận thăng, xây dựng
Abstract
DESIGN MODEL COMBINES TOWER CRANES AND CONTRUCTION HOISTS
This article presents the necessity, design ideas and goals to be reached to produce scale
models of the tower crane to hoist combined for teaching at the Faculty of Civil Engineering,
University of Thu Dau Mot. The result achieved is a real model helpful in teaching and
learning many subjects in the specialty construction, especially in the subjects of practice.
1. Đặt vấn đề
Cần trục tháp và vận thăng (hình 1) là các máy lớn (cao đến 150 m, tầm rộng làm việc
đến 30 m), được dùng để nâng chuyển vật liệu khi xây dựng các tòa nhà cao tầng. Trong thời
gian học trong nhà trường, sinh viên hiếm có cơ hội được tiếp xúc với cần trục tháp và vận
thăng, vì các máy này giá thành cao, dễ mất an toàn, người không chuyên môn, không có nhiệm
vụ thì không được phép đến gần khu vực chúng đang vận hành.
Nguyên lý làm việc của các máy này được trình bày trong một số giáo trình, nhưng chủ
yếu nói về lý thuyết, phần thực hành còn rất hạn chế. Các công ty về máy và thiết bị ở nước ta
chủ yếu là nhập phụ tùng hoặc nguyên chiếc cần trục tháp hay vận thăng từ Trung Quốc, Pháp,
Đức... để phân phối cho các nhà sử dụng. Hiện tại, ta chưa chế tạo ra được các loại máy này,
một ít cơ sở nào đó nếu có chế tạo thì cũng theo cách tương tự các loại có sẵn. Cũng chưa có
công ty nào sản xuất ra mô hình nhỏ của chúng để phân phối cho các trường nghiên cứu, học
tập. Đối với ngành xây dựng, nhu cầu học tập của sinh viên về máy xây dựng (cần trục tháp và
vận thăng) là không thể thiếu. Sinh viên luôn luôn hứng thú học tập, va chạm, thao tác với các
máy thực tế. Thế nhưng ta không thể mua các lớn này về cho các em thực tập, ta cũng không có
nhà kho đủ lớn để chứa chúng. Vì các lý do nói trên, tác giả đưa ra phương án chế tạo máy mô
hình để cho sinh viên thực hành, giúp sinh viên ngành xây dựng học tập, cho giảng viên soạn
bài giảng thực hành và cho nhiều người khác muốn quan tâm.
211

Thiết kế mô hình kết hợp cần trục tháp và vận thăng xây dựng

Ngô Bảo

a) Cần trục tháp

b) Vận thăng

Hình 1. Cần trục tháp và vận thăng đang làm việc ở công trường xây dựng
2. Sự cần thiết của mô hình kết hợp cần trục tháp và vận thăng xây dựng

Hình 2. Ý tưởng một buổi học lắp dựng, vận hành cần trục tháp
212


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

Theo tâm lý chung, hầu hết những người đi học đều hứng thú với việc học tập có kèm
theo sản phẩm minh họa thực tế. Đối với sinh viên ngành xây dựng, sau những giờ miệt mài
học lý thuyết trên lớp, các em cần được tự do cùng nhau xem, thao tác hay thảo luận về một sản
phẩm nào đó trong ngành nghề của mình, ví dụ như: các em cần xem và vận hành thử một thiết
bị phục vụ ngành xây dựng.
Hình 2 cho ta thấy một buổi học thú vị. Một số sinh viên đang lắp dựng và vận hành cần
trục tháp, các sinh viên khác đứng quan sát. Tuy nhiên, điều kiện của Trường, của Khoa chưa
thể đáp ứng được các mong đợi của sinh viên. Vì vậy, chúng tôi đưa ra ý tưởng chế tạo một mô
hình cần trục tháp kết hợp vận thăng xây dựng thu nhỏ để sinh viên cùng nhau lắp dựng, vận
hành, thảo luận và rút ra bài học. Hiện nay, cũng chưa có nơi nào bán mô hình cần trục tháp,
vận thăng thu nhỏ, phù hợp cho sinh viên ngành xây dựng để chúng ta mua.

Mô hình kết hợp cần trục tháp và vận thăng xây dựng có liên quan nhiều với các môn
học: Cơ học lý thuyết, Cơ học kết cấu, Sức bền vật liệu, Kết cấu thép, Máy xây dựng và an toàn
lao động…
3. Mục tiêu ý tưởng thiết kế và chế tạo mô hình
Mô hình này phải đáp ứng các yêu cầu:
- Phù hợp để giảng viên chia nhóm hướng dẫn từ 3 đến 5 sinh viên học thực hành lắp
dựng, khoảng từ 15 tới 30 sinh viên khác đứng xem (hình 2). Nguyên lý làm việc của mô hình
phải đúng hoặc gần đúng như máy thực tế, nhưng không cần làm việc với tải trọng lớn.
- Kích thước của mô hình vừa phải; tương xứng với khả năng của sinh viên ngành xây
dựng; phù hợp với không gian lắp dựng và nhà kho bảo quản. Có nơi bán chi tiết máy tiêu
chuẩn để thay thế, lắp lẫn khi chi tiết máy cũ bị hư hỏng.
- Có thể được tháo rời ra từng phần nhỏ để cất giữ trong nhà kho, khi cần thì có thể lắp
dựng dễ dàng. Chi phí nằm trong mức cho phép của nhà trường. Dễ sử dụng và an toàn.
Để thực hiện ý tưởng trên tác giả đặt ra và đạt tới các mục tiêu sau: (1) hoàn thành bản vẽ
tổng thể và các bản vẽ chi tiết của mô hình, (2) chế tạo được mô hình, (3) hoàn thành tập thuyết
minh hướng dẫn lắp dựng, vận hành và bảo quản mô hình.
4. Thiết kế mô hình
4.1. Ý tưởng thiết kế
Với mục đích là làm mô hình dạy học, đủ để cho sinh viên lắp dựng và điều khiển, thể
hiện được nguyên lý làm việc như một máy lớn thực tế, mô hình được nhóm tác giả thiết kế
theo các ý tưởng sau:
- Nguyên lý làm việc của mô hình phải đúng như máy thực tế, nhưng không cần chịu tải
trọng lớn, vì thế việc tính toán trong thiết kế được bỏ đi rất nhiều.
- Kích thước của mô hình vừa phải, phù hợp khả năng chế tạo, phù hợp với không gian
lắp dựng và nhà kho bảo quản.
- Có nơi bán chi tiết máy tiêu chuẩn để thay thế, lắp lẫn khi chi tiết máy cũ bị hư hỏng.
- Phù hợp với khả năng điều khiển và lắp dựng của sinh viên, phù hợp để giảng viên chia
nhóm hướng dẫn từ 3 đến 5 sinh viên học thực hành trong các kỳ thực tập kỹ thuật, thực hành
môn học. Mô hình có thể được tháo rời ra từng phần nhỏ để cất giữ trong nhà kho, khi cần thì có
thể lắp dựng dễ dàng. Chi phí nằm trong mức cho phép của nhà trường, dễ sử dụng và an toàn.

213


Thiết kế mô hình kết hợp cần trục tháp và vận thăng xây dựng

Ngô Bảo

4.2. Thiết kế tổng thể
Đây là mô hình thu nhỏ, dạng khung giàn thép, có liên kết hàn hoặc lắp bằng bu lông.
Chiều cao tối đa của mô hình là 5,5 mét (tỉ lệ so với máy thực tế khoảng 1/30). Mô hình có thể
được lắp ráp theo “mô đun”, tức là có thể lắp thành vận thăng như hình 3, cũng có thể lắp thành
cần trục tháp hoặc lắp kết hợp cả cần trục tháp lẫn vận thăng như hình 4.

1. Chóp
2. Cáp chằng
3. Tời kéo xe con
4. Đối trọng
5. Cần đối trọng
6. Động cơ
7. Xe con
8. Tay cần
9. Tời nâng vật
10. Lồng nâng tháp
11. Tháp cơ sở
12. Chân đế
13. Tời kéo

1. Ròng rọc
2. Tháp cơ sở
3. Bàn nâng

4. Thanh chống
5. Chân đế
6. Tời kéo

Hình 3. Vận thăng

Hình 4. Kết hợp cần trục tháp và vận thăng

Mô tả
- Mô hình được chế tạo chủ yếu bằng thép hộp vuông 30 x 30 hoặc 40 x 40 (mm).
- Có thể lắp thành mô đun vận thăng như hình 1 hoặc lắp hỗn hợp liên kết cần trục tháp
và vận thăng như hình 2.
- Các tời nâng đều dùng loại có công suất nhỏ nhất, có bán trên thị trường (sức nâng từ
100 tới 200 kg).
- Thân tháp được nối bằng các đoạn tháp cơ sở, liên kết bằng bu lông.
- Nhờ lồng nâng tháp mà các đoạn tháp cơ sở được lắp vào hay tháo ra để tăng hoặc giảm
độ cao của cần trục tháp.
- Tay cần quay được xung quanh thân tháp nhờ hệ thống động cơ, bánh răng và bạc đạn
mâm quay.
- Xe con (mang tời nâng vật) di chuyển được trên tay cần nhờ tời kéo đặt gần đối trọng.
214


Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một

Số 1(32)-2017

- Bàn nâng di chuyển lên xuống được nhờ bánh xe có rãnh V lăn trên ray V, ray được
hàn chắc vào tháp cơ sở. Bàn nâng là bộ phận chính của vận thăng, dùng để nâng hạ vật liệu.
- Chân đế được neo chặt vào nền đất khi mô hình đang làm việc. Khi mô hình nghỉ thì

nhờ các bánh xe để di chuyển toàn bộ hệ thống phía trên.
- Đối trọng và cáp chằng dùng để giữ thăng bằng cho mô hình.
- Có tất cả 4 động cơ điện được điều khiển độc lập. Các chuyển động có được nhờ cáp
kéo hoặc nhờ bộ truyền bánh răng.
Nguyên lý làm việc: Mô hình có 5 chuyển động như sau:
- Chuyển động tăng, giảm độ cao của cần trục: Lồng nâng tháp (10) được tời kéo (13)
nâng lên thông qua hệ thống ròng rọc cáp, tạo ra khe trống để chèn các đoạn tháp cơ sở (11)
vào. Sau đó, lồng nâng tháp được hạ xuống và được liên kết chặt bằng bu lông với đoạn tháp cơ
sở mới được đưa vào đó. Kết quả, độ cao cần trục tháp được nâng lên. Khi muốn hạ độ cao cần
trục thì ta tháo các đoạn tháp cơ sở ra, từ từ hạ lồng nâng tháp xuống, lồng nâng tháp lại được
liên kết chặt bằng bu lông với đoạn tháp cơ sở phía dưới.
- Chuyển động quay của tay cần: Khi động cơ (6) hoạt động thì thông qua bộ truyền
bánh răng và bạc đạn mâm quay làm cho tay cần (8), cần đối trọng (5) và các bộ phận lắp phía
trên chúng quay được toàn vòng cùng hoặc ngược chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng ngang.
Ta có thể điều khiển động cơ (6) để tay cần (8) quay góc nào đó theo ý muốn.
- Chuyển động của xe con: Tời kéo xe con (3) cùng với hệ thống ròng rọc cáp làm cho xe
con (7) chuyển động vào - ra trên tay cần (8). Khi xe con chuyển động như vậy thì mang tời
nâng vật (9) cùng chuyển động theo. Bánh xe của xe con có dạng rãnh V lăn trên ray V, ray này
được hàn chắc vào tay cần.
- Chuyển động nâng hạ vật: Tời nâng vật (9) dùng móc để nâng vật lên hay hạ vật xuống.
Tời này cũng có nhiệm vụ nâng các đoạn tháp cơ sở (11) từ dưới mặt đất lên để chèn vào lồng
nâng tháp (10), làm tăng độ cao cần trục; hoặc hạ các đoạn tháp cơ sở xuống khi muốn giảm độ
cao cần trục.
- Chuyển động nâng hạ bàn nâng của vận thăng: Tời kéo (13) có nhiệm vụ nâng lồng
tháp (10) như hình 2 và nâng bàn nâng (3) như hình 1, (chú ý: tời kéo (6) và tời kéo (13) là
một). Tùy cách phối hợp ròng rọc cáp mà tời kéo (13) có nhiệm vụ khác nhau, hoặc là nâng
lồng tháp (10) hoặc là nâng bàn nâng (3).
Hệ thống điều khiển: Các nút nhấn tắt, mở điều khiển động cơ đều được dẫn xuống dưới
và được lắp trong tủ điều khiển, tủ này đặt trên mặt đất. Các động cơ đều là loại 1 pha, dùng
điện 200V – 50 Hz.

Lắp dựng, tháo dỡ: Lắp theo trình tự từ thấp lên cao, tháo dỡ theo trình tự ngược lại. Các
thao tác đều theo trình tự và bảo đảm an toàn như “Tài liệu hướng dẫn sử dụng” kèm theo mô
hình này.
5.3. Ý tưởng thiết kế các chi tiết điển hình
Thông thường, việc thiết kế các chi tiết máy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như: chịu lực tác
dụng, chịu bền theo thời gian, phù hợp với các chi tiết máy tiêu chuẩn khác, vật liệu dễ kiếm,
có tính công nghệ (tính dễ chế tạo), tính thẩm mỹ… Tuy nhiên, đây là mô hình dùng cho dạy
học, chỉ chú trọng nhiều về nguyên lý làm việc, vận hành, tháo lắp mà không chú trọng đến
việc nâng tải trọng (có thể nói chỉ cần chịu được tải trọng bản thân là đủ bền) nên yếu tố tính
215